智能定位技術在公共場所建筑中的應用

楊樂

摘要：在不遠的將來，建筑師將把智能定位技術大量應用于公共建筑場所，用以提高建筑的智能化水平。智能定位技術采用無線電測繪手段形成定位電子地圖，這將使人們的數字化生活效率大大提高。

關鍵詞：智能定位；公共建筑；應用

試想一下到故宮博物院找《清明上河圖》，您會用什么方法？問導游？看手冊？還是碰運氣？如今，有一門技術可以幫助人們解決“找東西”的難題的，它就是定位技術——利用信息化手段告訴用戶某一物體的位置信息。將該項技術應用于公共建筑，將會更大限度地拓展公共建筑的服務功能。

一、簡介幾種智能定位技術

（一）GPS以及A-GPS定位技術

GPS英文全名是“Global Position System”，其意為“全球定位系統”，簡稱GPS系統。該系統是以衛星為基礎的無線電定位導航系統。

GPS全球衛星定位導航系統，開始時只用于軍事目的，后轉為民用被廣泛應用于商業和科學研究上，它提供一種實用的、價廉的在全球范圍內確定位置、速度和時間的工具。GPS衛星系統包括24顆衛星，分布在6個軌道面上，每個軌道面同時有4顆衛星。當GPS接收機接收到4顆以上的衛星的信號時，就可以確定當前所處位置的經緯度坐標、海拔高度、速度、方向和精確的時間等關鍵數據。

傳統的GPS定位技術在衛星信號無法覆蓋的地方效果比較差，而且如果所在位置上空沒有4顆及其以上的衛星，那么系統就無法實現定位。為此產生了新的基于GPS的定位技術——A-GPS，A-GPS（AssistedGPS）即輔助GPS技術，它可以通過移動通信運營基站實現快速定位。GPS通過衛星發出的無線電信號來進行定位。當在很差的信號條件下，例如在一座城市，這些信號可能會被許多不規則的建筑物、墻壁或樹木削弱。在這樣的條件下，非A-GPS導航設備可能無法快速定位，而A-GPS系統可以通過運營商基站信息來進行快速定位。該技術可在手機等移動終端內增加GPS接收機模塊，已經廣泛應用于GSM/GPRS、WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA網絡中。

GPS以及A-GPS定位技術現在已廣泛應用于現代測繪和智能監控系統中。

（二）Wi-Fi定位技術

Wi-Fi是WirelessFidelity（無線保真）的縮寫，它可以實現在復雜的大范圍定位、監測和追蹤任務，有廣泛的應用領域。Wi-Fi定位系統采用經驗測試和信號傳播模型相結合的方式，需要很少基站，而且還方便安裝，由于采用了相同的底層無線網絡結構，系統總的定位精度得到提高。

Wi-Fi定位的精確度大約在1米至20米的范圍內，總的來說它比蜂窩網絡三角測量定位方法更精確。但它也存在一定的缺陷，容易受到其他信號的干擾，而且Wi-Fi收發器只能計算半徑90米以內的區域，同時定位器的能耗也較高。

（三）射頻識別定位技術

射頻識別即RFID（RadioFrequencyIDentification）技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。常用的有低頻（125k～134.2K）、高頻（13.56Mhz）、超高頻，無源等技術。RFID讀寫器也分移動式的和固定式的，目前RFID技術應用很廣，如圖書館，門禁系統，產品安全溯源等。

射頻識別技術采用射頻方式進行非接觸式雙向通信交換數據，從而達到識別和定位目的。該技術的定位計算效率高，成本較低，它的作用距離最長為幾十米，在此范圍內可以在幾毫秒內得到厘米級的定位精度。由于其非接觸和非視距等優點，可望成為幾十米區域范圍定位的優選方案。該技術的缺點是沒有通信能力，而且不易同其他系統整合。

（四）超聲波定位技術

超聲波定位技術利用超聲波來確定目標的具體位置。將超聲波發生器放置在被定位的目標上面，向周圍按照一定的時間間隔發送超聲波脈沖，在周圍3個固定位置上分別接收超聲波發射裝置發出來的脈沖信號，由于超聲波在空間傳送速度相對較慢，通過比較接收裝置接收信號的先后時間，可以確定被定位目標的位置。當目標移動時候，通過不間斷定位計算，可以描繪出目標的移動軌跡。

超聲波定位整體定位精度較高，定位精度在5cm之內，響應速度為0.1秒，定位范圍為場地內，半徑30米的區間。其缺點是超聲波受多徑效應和非視距傳播影響，且硬件設施投資大，成本過高。

超聲波定位技術已應用于室內和場地定位。如駕校考場，將發射裝置置于汽車上，跟隨運動的汽車，接收系統便在電腦上描繪汽車行駛軌跡，從而可以讓電腦自動判斷汽車駕駛員是否合格，提高了考試效率。

（五）其他

除了以上提及的定位技術，還有基于藍牙技術、計算機視覺、磁場以及信標等定位技術。目前很多技術還處于試驗研究階段。這些定位技術本文就不一一闡述，他們各有優劣，本文主采用如上比較適用于公共場所的定位技術進行表述。

二、公共場所應用舉例

現代定位技術為傳統大型公共建筑的智能表達提供了很好的幫助，尤其在復雜的公共場所，如博物館、游樂場、醫院、公園等環境中，常常需要確定設施與物品、移動終端或其持有者之間的位置信息。隨著數據業務和多媒體業務的普及，人們對導航定位的需求日益增大，甚至在應急情況下，如在發生火災，地震等災難時，有一套有效的定位系統，將有利于我們實施快速而準確的救援，減少對人和物品的傷害……

如下簡單介紹具體的應用實例，希望能與讀者分享建筑在智能生活中的樂趣。

（一）上海世博會的射頻定位技術

在2010年上海世博會，對主辦方、參展方、志愿者、參觀者等各類人群有大量的信息服務需求，包括交通管理、人流疏導、信息查詢等，射頻識別系統正是滿足這些需求的有效手段之一。

世博會的主辦方關心門票的防偽技術。參展方關心有哪些參觀者參觀過自己的展臺，他們參觀什么樣的內容和產品以及參觀者的個人信息。參觀者想迅速找到所關心的展示內容。而志愿者需要了解那些需要幫助的人。這些需求通過射頻識別技術能夠輕松實現。

參觀者憑借嵌入射頻識別標簽的門票入場，隨身攜帶。每個展臺附近都部署有射頻識別讀取器，這樣對參展方來說，參觀者在展會中走過哪些地方，在哪里駐足多少時間，參觀者的基本信息是什么等就一目了然，當同類參觀者走近時，可以提供更有目標性的服務。同時，主辦方部署帶有射頻識別讀取器的多媒體查詢終端，參觀者可以通過該終端知道自己身處何位及相關展區的信息，還能通過查詢終端找到同伴的位置信息。

今后隨著技術的發展，如果參觀者擁有方便的移動終端，更多的參展信息將會更便捷地展示。

（二）其他應用實例

在保安監控過程，可以替代現有的巡更系統，能實時看到安保人員的位置和路線，在發生問題時安保人員可以直接報警，根據人員位置和直觀地圖處理事故。

在安全生產管理中，管理機關可以通過佩戴在礦工和輸送車輛上的無線定位標簽，異地遠程監控到每個礦井下礦工的位置和動態，控制，并通過監控輸送車輛來控制采煤量，甚至可以通過網絡將全國的井下情況進行統一監控管理。

在商場購物中，要尋找你需要的品牌專賣店，通過具有定位功能的手機或終端，能告訴你哪些店鋪或專柜在商廈的哪一層，哪一個房間。甚至可以告訴你最近的衛生間在哪里，最近的藥房在哪一層，等等。這些都是現代定位技術可以做到的。

誠然，不管是耳熟能詳的GPS定位技術還是其他無線定位技術都有其局限性，所以，未來的智能建筑定位技術將會是衛星導航技術與無線定位技術的有機結合。他們之間相互發揮各自的優長，提供較好的定位精度和響應時間，還可以實現廣范圍的覆蓋，從而實現定位的無縫連接。

在公共場所中實現智能定位，讓建筑更為智能化的人性表達，它不僅僅需要成熟的無線定位解決方案，還需要很多傳統技術手段的介入，如公共場所的基本地理信息，就需要相應的測繪作業操作。測繪與無線定位交叉作業，形成的數字化表達便是定位電子地圖，它是各個地點信號強度值與普通電子地圖的結合。總之，智能建筑是多學科交匯發展的結果。他將大大的方便用戶樂居其中，享受其中。

（作者單位：山西省霍州市霍州煤電集團云廈建筑工程公司）