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不再路痴 ,「室內」定位系統告訴你路要怎麼走

2015/11/28 | | 標籤:

與 GPS 不同,IPS 要解決「室內迷路」的問題

現代人已經被 GPS(Global Positioning System,全球定位系統)寵壞了,透過智慧型手機,我們能立刻知道自己身處的位置、要去的地方以及如何到達。然而,GPS 在室內卻無用武之地,相信不少人都有過跟筆者類似的經驗,在迷宮般的台北車站不知身在何方,望著眼花撩亂的指標與出口,不禁感到徬徨無助,手機 GPS「無法定位」的訊息既幫不上忙,反而更增添無力感。

室內定位系統(Indoor Positioning Systems, IPS)將是所有「迷失於室內」的人的救贖,能即時定位人們的位置。作為當今最夯的科技發展項目之一,已經吸引了包含蘋果、三星、微軟、Google、IBM 等諸多手機與電腦大廠相繼投入。

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在許多購物商場、車站宛如迷宮,未來室內導航讓你逛街購物趕火車時不再路痴!Source: Wikimedia Commons

室內定位,絕對座標系統和移動速度計算缺一不可

要進行室內定位,首先要建立一套絕對座標系統,讓手機有參考與隨時修正的基準;其次,手機的定位演算法與偵測儀器必須夠準確,兩者齊備才能達到更精確的室內定位。絕對座標系統主要藉由在室內佈設大量感測器,作為提供絕對位置的信標,目前有許多不同的技術發展齊頭並進,常見的有 Wi-Fi 與藍芽無線射頻技術,也有研究機構使用 Li-Fi、磁場等方式。

有了座標,手機只需量測接收到的訊號強弱,便能使用三角定位法找出自己的位置。然而要做到即時定位,手機對於人移動方向與速率的計算也很重要。過去在沒有 GPS 的情況下,手機仍能運用含有加速度計、陀螺儀與電子羅盤等元件的慣性感測器(Inertial Measurement Unit, IMU)大致推算人們的運動方向,然而 IMU 並非設計用於精確定位,誤差使 IMU 進行室內精確的定位遭遇不小的困難。

歐洲最大的應用科學研究機構,夫朗和斐協會(Fraunhofer-Gesellschaft)位於葡萄牙的研究人員,發現人們步行時,IMU 的運動軌跡表現穩定的週期性變化,IMU 可量測這種週期性運動來修正定位演算的結果。IMU 的定位技術因此大幅改善,更可將室內定位的精確度推進到一公尺以內。

室內導航多種運用,指路、購物、導覽都不缺席

室內導航將是室內定位系統的主要運用,正如在戶外依賴 GPS 指路,未來在複雜的車站、商場或百貨公司裡,結合精準繪製的室內地圖,便能透過室內定位系統規劃路線,前往想去的地點!甚至,在家樂福之類的大賣場,只要輸入欲購買的商品,手機就能自動幫你找出商品所在的櫃位,並算出最快的路徑。

另一方面,室內定位應用推播服務,則能提供使用者收到當前所處位置可能需要的資訊。舉例而言,逛街購物時手機將能告訴你正要踏入店面現在有什麼優惠,以及商品資訊與評價。此外,博物館的導覽系統也能運用推播技術,當參觀者走到某項展覽品一定距離內,便會收到該展項的解說資訊。

目前,工研院已經將國內自行研發的室內定位技術,應用於科教館與義大購物商場,國外亦有應用於大賣場的案例。未來室內定位還需要一些基礎建設的投資,例如各種信標系統設備。室內定位技術的成熟,將能帶動和其他智慧科技的結合應用,建構能夠「主動反應」的智慧大樓、甚至是智慧城市更清楚的輪廓。

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所
審校:陳妤寧

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

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關於作者

李柏昱

成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。