什么是IPS（室內(nèi)定位系統(tǒng)）？一文讀懂！

什么是IPS（室內(nèi)定位系統(tǒng)）？一文讀懂！

技術(shù)是人類非凡想象力的最偉大成就。在定位和導(dǎo)航技術(shù)方面，GPS（全球定位系統(tǒng)）基于衛(wèi)星信號在室外提供精確定位，是20世紀(jì)的一大飛躍，而IPS（室內(nèi)定位系統(tǒng)）則在GPS無法正常工作的室內(nèi)環(huán)境中開辟了一個全新的世界。本文將介紹室內(nèi)定位系統(tǒng)，并概述可用的不同技術(shù)。

什么是IPS？

IPS，即室內(nèi)定位，也稱為室內(nèi)位置跟蹤，是一種用于定位GPS信號不夠強的封閉空間內(nèi)的人或物體的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。簡單來說，可以解釋為“室內(nèi)GPS”。就像GPS可以幫助人們定位地球上任何地方的物體一樣，IPS也可以做同樣的事情，如火車站、購物中心、醫(yī)院和地下場所等大型室內(nèi)空間。室內(nèi)定位系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確定位建筑物內(nèi)物體的位置，通常通過移動設(shè)備進(jìn)行，如智能手機或平板電腦。

IPS對于增強室內(nèi)定位體驗至關(guān)重要。據(jù)估計，一個人超過70%的時間是在室內(nèi)度過的，因此對提供室內(nèi)定位服務(wù)的技術(shù)仍然有很強的需求，這對于IPS技術(shù)廠商來說也是一個巨大的市場機會。IPS對于日常工作可能不是必需的，但是當(dāng)進(jìn)入不熟悉的環(huán)境時，尤其是在GPS信號非常弱的緊急情況下，例如多層建筑、煤礦、災(zāi)難管理等，它是絕對必要的。

為什么需要IPS

很多人都想知道為什么GPS不能在室內(nèi)使用，而又為什么室內(nèi)定位系統(tǒng)如今如此流行。繼續(xù)閱讀，便可知曉。

室內(nèi)使用GPS信號不準(zhǔn)確

GPS的成功改變了我們與技術(shù)的聯(lián)系方式。然而，其效率僅適用于室外，無法滿足復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境的期望。由于GPS技術(shù)使用在軌衛(wèi)星的信號，一旦衛(wèi)星波試圖穿透障礙物進(jìn)入建筑物，這些信號就會被屋頂和墻壁嚴(yán)重衰減。通常情況下，在空曠區(qū)域、周圍沒有高大建筑物遮擋信號的情況下，GPS的精度可以達(dá)到5m-10m。

精準(zhǔn)定位的廣泛應(yīng)用

精準(zhǔn)定位的廣泛應(yīng)用增強了室內(nèi)定位系統(tǒng)服務(wù)的需求。在需求存在的同時，室內(nèi)定位系統(tǒng)憑借其提高服務(wù)效率的優(yōu)勢，在各個行業(yè)中變得越來越重要。除了GPS信號范圍之外，商業(yè)、醫(yī)療保健、軍事或倉庫庫存跟蹤等行業(yè)也利用IPS服務(wù)。目前，IPS系統(tǒng)還沒有標(biāo)準(zhǔn)，包括Google和Nokia在內(nèi)的企業(yè)都在努力將這些解決方案帶給客戶。

IPS如何工作

在我們深入研究IPS技術(shù)之前，了解其工作原理非常重要。與GPS的發(fā)射接收原理類似，IPS的工作原理相同。IPS使用各種信標(biāo)和標(biāo)簽，根據(jù)收集的觀測數(shù)據(jù)估計目標(biāo)物體的位置。為了跟蹤建筑物內(nèi)的物體，部署固定信標(biāo)（錨點）來接收從附著在被跟蹤物體上的移動信標(biāo)（標(biāo)簽）發(fā)送的信號。錨點接收來自標(biāo)簽的信號并將其轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器，然后服務(wù)器計算該物體的實時位置。

IPS技術(shù)的類型

與基于衛(wèi)星的GPS相反，IPS是多種不同技術(shù)的熔爐，包括無線電技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、聲學(xué)技術(shù)和磁技術(shù)，而每種技術(shù)都有其自身的優(yōu)點和局限性。不同的IPS技術(shù)和工藝齊頭并進(jìn)，以實現(xiàn)更高的準(zhǔn)確性。以下為使用各種類型信號的分類。

使用無線電信號的IPS

基于無線電的技術(shù)廣泛應(yīng)用于室內(nèi)定位系統(tǒng)，因為這些信號可以穿過工作場所常見的許多材料，包括Wi-Fi、藍(lán)牙、Zigbee、射頻識別(RFID)、超寬帶(UWB)、無線電檢測和測距(雷達(dá)）。此類系統(tǒng)可以通過從發(fā)射器傳播到接收器的無線電信號來檢測物體位置。

使用光信號的IPS

雖然光信號是某種電磁輻射，但其與無線電波有很大不同。這種室內(nèi)定位系統(tǒng)類型由發(fā)光和反光物體組成，包括紅外系統(tǒng)、可見光通信（VLC）、光檢測和測距（LiDAR）。

使用聲音信號的IPS

聲音信號由在空氣中傳播的壓力波組成。由于聲音的傳播速度比電磁信號慢得多，因此測量時間段變得更加容易。這些系統(tǒng)可以非常準(zhǔn)確，但由于固體表面會阻擋信號，因此其通常只能在較大的開放設(shè)施中使用，包括超聲波和可聽聲音。

使用磁場的IPS

為了確定人或物體的位置，基于地球磁場的室內(nèi)定位系統(tǒng)使用磁力計來測量磁場變化。無需無線網(wǎng)絡(luò)信號，位置估計通過諸如指紋識別之類的方法來實現(xiàn)。

IPS的常見用例

IPS一詞含義廣泛，幾乎可以在許多行業(yè)中實施，在這些行業(yè)中，室內(nèi)空間內(nèi)的有生命或無生命物體的精確定位是必不可少的。無論是在購物中心、游樂園、交通樞紐、醫(yī)院、大學(xué)，甚至是大型企業(yè)辦公室，IPS都可以通過智能手機上的應(yīng)用程序讓軌跡定位和導(dǎo)航成為一次愉快的旅程。以下為IPS的一些常見用例。

機場和火車站

在交通樞紐，無論是大型機場、火車站還是公交車站，室內(nèi)定位系統(tǒng)對乘客都有很大的幫助。人們可以借助室內(nèi)地圖在車站內(nèi)找到自己的位置，并找到一條不太擁擠的路線取車。交通樞紐還可以應(yīng)用室內(nèi)定位技術(shù)，為出行者提供更好的體驗。

工業(yè)與制造業(yè)

近年來，室內(nèi)定位系統(tǒng)在工業(yè)和制造業(yè)中的使用不斷增加，目的是提高勞動安全性、降低成本并節(jié)省流程時間。特別是在大型工廠，室內(nèi)定位系統(tǒng)在資產(chǎn)控制、物流、應(yīng)急響應(yīng)等方面有很大幫助。

購物中心

IPS不僅可用于增強消費者的購物體驗，還可用于供應(yīng)商舉辦的基于位置的營銷活動。通常，這些購物中心規(guī)模較大且基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)雜?；诠蚕淼闹改腺Y產(chǎn)，訪客可以花更少的時間找到想要的產(chǎn)品，并獲得有關(guān)其在商場內(nèi)可以容易訪問的相關(guān)信息。

醫(yī)院

幾十年來，醫(yī)院一直在努力解決室內(nèi)尋路問題。室內(nèi)定位系統(tǒng)可以幫助游客輕松導(dǎo)航，從而減輕壓力和遲到。此外，醫(yī)生和其他工作人員也能受益匪淺，能夠快速找到醫(yī)療設(shè)備，定位一定范圍內(nèi)的患者，避免緊急情況的延誤。

多層停車場

多層停車場通常建在購物中心和大型辦公樓下面，這些地方?jīng)]有GPS信號。使用室內(nèi)定位技術(shù)的智能停車系統(tǒng)可以跟蹤停車場的占用情況，并協(xié)助駕駛員建立前往最近可用停車位的路線。此外，還可以創(chuàng)建基于IPS的數(shù)字地圖，以保證導(dǎo)航和車輛的便捷出入。

IPS和GPS有何不同

當(dāng)談到GPS和IPS之間的區(qū)別時，很多人可能會感到困惑，因為它們執(zhí)行相似的任務(wù)，并縮寫也相似。事實上，IPS可以看作是GPS的進(jìn)一步發(fā)展和延伸。如前所述，IPS和GPS最大的區(qū)別在于應(yīng)用領(lǐng)域。一種是針對室內(nèi)環(huán)境精確設(shè)計的，另一種是針對室外空間實際設(shè)計的。

由于室外和室內(nèi)空間的巨大差異，IPS和GPS采用的技術(shù)完全不同。GPS接收器必須鎖定來自三顆或更多衛(wèi)星的信號才能確定位置并跟蹤運動，而IPS應(yīng)用多種技術(shù)來進(jìn)行更精確的測量。值得注意的是，室內(nèi)GPS是一個正在進(jìn)行的研究領(lǐng)域，未來可能會出現(xiàn)新的選擇。

室內(nèi)導(dǎo)航和室內(nèi)定位一樣嗎

室內(nèi)導(dǎo)航和室內(nèi)定位實際上是兩個獨立的應(yīng)用，它們結(jié)合在一起為用戶提供增強的尋路體驗。室內(nèi)定位允許用戶精確定位其在建筑物內(nèi)的位置，室內(nèi)導(dǎo)航將建議到達(dá)用戶想要的目的地的路徑。簡單來說，室內(nèi)定位或跟蹤是被動記錄數(shù)據(jù)，而室內(nèi)導(dǎo)航是主動建議用戶遵循路徑。

室內(nèi)導(dǎo)航結(jié)合了室內(nèi)定位技術(shù)和尋路技術(shù)，在室內(nèi)地圖上顯示一個藍(lán)點，隨著用戶實時移動。如果沒有室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，只能顯示當(dāng)前的位置，但沒有方向；而如果沒有室內(nèi)定位系統(tǒng)，室內(nèi)地圖的用戶必須在地圖上選擇起點和終點坐標(biāo)?？傊?，有了室內(nèi)定位系統(tǒng)，可以創(chuàng)建更有效的交互式室內(nèi)導(dǎo)航。

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