室內定位導航的作用及其在醫院的應用研究

摘要：當醫院面積較大，科室門類較多時，可能會出現很多患者找不到目標科室的情況，這樣不僅會影響患者及時就醫，還會使患者產生負面情緒。醫院運用室內定位導航系統，可使患者及醫護人員更加準確快速地找到醫院各個科室，節約患者及醫護人員的時間，提高治療效率。室內定位導航系統主要分為用戶端和機器端兩個部分，通過機器端快速識別使用者的聲音，根據使用者的問題設計合理的路徑，并產生二維碼，而用戶端可通過掃描二維碼，快速獲取指定地點的地理信息，通過導航指引快速到達指定地點。本文主要介紹室內定位導航的作用及其在醫院中的實際應用情況。

關鍵詞：室內定位導航；醫院；患者

項目基金：沈陽城市建設學院科學研究發展基金項目（XKY202312）

隨著醫院規模不斷擴大，醫療資源不斷增多，很多大型醫院的科室較多，患者在就診過程中需經過停車場停車—門診掛號—繳費—就診—檢查及住院等流程，同時由于很多科室的位置不確定，患者通常會花費很多的精力及時間。根據調查研究發現，大多數患者在醫院就診過程中會詢問導診臺、最近的醫院窗口或服務中心等，才能找到目標科室。雖然醫院中很多門診都張貼了科室的指引標志，在一定程度上減少患者盲目找尋目標科室的情況，但實際效果一般。因此，在醫院使用室內定位導航系統，有利于幫助患者找到診療路徑，提高患者就診效率及滿意度。

一、室內定位導航技術概述

隨著科學技術的不斷發展，市場上相繼出現了藍牙技術、無線定位技術、UWB定位技術，RFID 定位技術、超聲波技術及紅外線技術等，為各個領域中定位技術的發展提供了條件。

室內定位導航技術的基礎為無線局域網，建立新型的信息采集平臺，達到定位、監測及信息追蹤的目的。用戶使用無線網絡熱點，能夠讓用戶獲取目標位置，還能夠通過藍牙技術定位用戶的位置。定位裝置較小，可以安裝在手機上，定位非常準確，被視線干擾概率較低，但是有可能受到噪聲影響。

由于目前室內的場景空間逐漸變大，尤其是很多大型公共場所停車場、機場及綜合型醫院中室內空間結構比較復雜，對室內定位導航的需求量較大。例如，在醫院中，醫護人員希望快速找到醫療科室及儀器的即時位置，在患者有需要時能夠快速呼叫，針對特殊患者，醫院需要進行有效的定位，預防不良事故發生。患者在進入醫院后，通過室內定位導航平臺提供的導航功能可快速找到目標科室的位置，可以提高就診效率和滿意度。

二、室內定位導航系統的架構

（一）室內定位導航系統的平臺架構組成

室內定位導航系統的平臺架構主要包括定位終端、定位設備，以及定位云平臺。其中，定位設備通過Beacon無線網絡，讀取使用者的位置，能夠在室內進行精確定位。在系統的中心位置為地圖引擎服務器、引擎位置服務、路線計劃引擎器。醫院在智能設備中加入慣性測試設備，并添加到醫院的App或公眾號中，進而形成醫院室內的導航功能。例如，某醫院使用室內定位導航系統，在總院院區中融入導航系統，能夠直接對接微信公眾號，使患者快速進入就診院區的導航小程序。此外，系統中還有AR實景導航、720度全景導航、2D/3D地圖自由切換、GIS地圖引擎等功能，有助于縮短患者就診時間。

（二）室內定位導航系統的關鍵技術

1. 興趣點

在地理信息系統中，興趣點是指歸納形成的小地理區域，如銀行、學校、加油站以及餐館等。每個興趣點中包括類別、名字、分類、坐標等功能，能夠讓使用者快速在地圖上找到目標位置，并規劃合適的路線。在導航系統中，興趣點的質量及數量會對系統的應用效果產生直接影響。興趣點分為四個類別，分別為樓層、建筑、科室及名稱、職能設備。特定內容設計為經緯度、名稱、屬性及樓層，將數據校準后，確定位置，按從遠到近的順序進行分類。

2. Beacon藍牙信標

有一種室內定位技術叫作Beacon，采用藍牙技術BLE4.0、Beacon標準，用戶使用手機可以在周圍找到iBeacon發出的信息。它具有續航時間較長、體積小、感知能力較強、價格較低等優點，還可以安裝在建筑物中，不會對醫院中設施及建筑造成損壞，且操作安裝比較方便。建筑室內定位導航系統相關指標見表1。

3. 3D矢量地圖技術

室內定位導航系統中應用三維矢量圖，形成室內、室外三維立體圖，能夠同時顯示醫院的多個建筑物，還能選擇POI導航操作，將某個地區建立在二維平面上，經過加工處理后形成影像。系統可以根據人體運動的方向進行轉動，進而在方位角及不同角度進行自由轉換，使用戶的觀看更加直觀。

4. 電磁指紋比對的離線定位技術

電磁指紋對比是指將一個房間分為幾個區域，每個區域中會有一種“指紋”。這種“指紋”主要包括方位、PSSO信號強度等信息。系統先檢測出區域的特定信息，然后與指紋庫進行對比，進而確定區域的位置。采用電磁指紋比對技術進行室內定位，操作簡單，定位的準確性較高，并且不依賴Wi-Fi、4G、3G網絡，不跳閃。

5. 融合定位技術

室內定位導航系統中采用根據人體運動軌跡制作的預測算法，這種算法和智能手機相結合，可以檢測使用者的步數及步速，安裝指南針、陀螺儀可以將行走的方向檢測出來，將軌跡與步速進行結合，進而將人的相對位移量計算出來，在定位技術中融合應用電磁指紋對比、GPS、PDR等技術，可以提高定位技術的準確性，在室外與室內進行無縫定位。

三、室內定位導航技術的分類

（一）超聲波定位技術

超聲波定位技術包括電子標簽和主測距儀兩種。在實際定位中，先使用計算機將同頻率信號發送到電子標簽中，然后反饋到測距儀中，確定電子標簽的位置。

（二）紅外線定位技術

紅外線定位技術采用超聲波技術進行定位，先使用紅外傳感器確定定位信號，然后使用超聲波發射機，在被檢測的位置上發射超聲波，計算位置，在檢測中使用超聲反射定位的方法解決短程問題，從而降低系統能耗。

（三）超寬帶無線定位技術

超寬帶無線定位技術主要是指基礎為超短脈沖的技術，具有較強的穿透力，傳輸功率較小，在室內定位中能夠準確定位，還可以應用雙曲線交叉法，使用信號到達時間差等，計算出目標位置。

（四）射頻識別定位技術

射頻識別定位技術主要是由應用射頻讀寫器、電子標簽、數據組成的，利用空間電磁信號進行交流信息的定位技術。這種識別定位技術被廣泛應用在大型建筑物中，但是大多數應用于紙面文件系統。射頻識別定位原理見圖1。

射頻識別技術主要是指使用無線射頻技術，可以雙向進行通信并完成信息數據交流，達到定位及識別的目標，但其工作范圍比較小，一般在數10米左右。但是獲取位置的速度很快，在幾毫秒內能夠進行信息傳遞，且制作成本較低。另外，射頻識別技術在應用中具有無視野距離及無接觸的特點。但是射頻識別技術的研究難點在于保密性，如用戶安全隱私問題及建立傳播模型，國際標準化。射頻識別技術具有成本較低及體積較小的優點，但是也有缺乏通信功能，應用范圍不夠廣的缺點。

四、醫院室內定位導航系統應用分析

（一）精度的設定

醫院在不同空間中對導航定位的精度控制要求存在差別。在一些特殊的醫療場所，很多儀器的技術費用及精確度較高。因此，在選擇醫院導航技術時，醫院需要重視成本問題，選擇性價比較高的預算方案。醫院結構比較復雜，存在很多獨立的科室，如醫生辦公室、診療室、醫務室、病房區域等，必須精確定位這些位置。另外，室內定位導航系統要盡可能地不影響硬件環境，通過整合不同軟件或者修改軟件運算法則的方法，提高定位的效率及優化功能。

（二）導航效果

GPS是導航效果較好的一種方式。醫院在醫療設備中裝置GPS，有利于醫護人員減少尋找設備的時間，延長患者緊急治療時間，有利于提高醫療質量及患者就診效率。在日常體檢中，導航的使用便于患者確定體檢科室的位置，便于醫生診斷。

（三）自動識別的應用

室內導航定位系統具有自動識別的功能，可以融合識別及位置兩個功能。患者進入醫院后，醫院可以向住院患者發放具有識別功能的手環，在手環中輸入患者的個人信息，并將信息輸入導航系統，從而確定患者的身份信息，使醫護人員可以快速獲取患者的姓名、年齡、床號等基本信息。

（四）發送及接收信號方式

室內導航定位系統采用超寬帶無線定位系統及射頻定位技術，有利于提高導航系統的穩定性。很多醫院使用該系統，安裝時方法簡單，發射源獲取速度較快，成本較低，傳輸速度較快，在醫療機構中應用較為廣泛。

（五）地圖導航

現代醫院中醫療設施較多，醫院規模較大，結構較為復雜，患者在就診中需要花費較多精力才能找到停車場或者目標科室等，這些問題會影響患者的就診體驗。醫院運用室內導航定位系統，可以為患者提供地圖導航的功能，使患者快速確定停車場位置。在就診時，患者可以快速找到目標科室，面對科室中患者較多的情況，可以選擇不同的診療室，減少患者候診的時間，提高就診的滿意度。

（六）資產及人員的定位

隨著互聯網及物聯網的不斷發展，市場上出現多種技術，在日常生活中多種定位技術的應用越來越廣泛，對資產及人員的定位也越來越多。醫院在醫療設備上粘貼源標簽，使用無線網絡對設備進行實時定位，還可以遠程了解設備的狀態、位置，從而提高工作效率，更好地對設備加以管理及維護。醫院根據患者的病情，可以將患者信息與門禁系統結合起來，指導患者進行恰當的操作，在相應的地方設置警報，如在患者出現緊急情況時，醫護人員能夠使用定位器快速找到患者，預防出現突發事件。

五、結語

隨著醫院規模的擴大，醫院中科室門類增多，內部結構越來越復雜，醫療系統不斷完善，患者在就診過程中尋找目標科室通常會花費較多精力，最終影響醫院的就診滿意率。醫院采用室內導航定位技術，并與物聯網結合，充分發揮出導航定位技術的作用。這樣不僅便于患者找到目標科室的位置，還有利于醫院定位患者、醫療設備的位置，提高工作效率。另外，醫院在各個場景中廣泛應用室內導航定位技術，可以提高醫院的服務質量。

參考文獻：

[1]黃博.論醫護人員病區室內定位導航技術[J].數字技術與應用，2022，40（10）：4-7.

[2]邱小清.醫院室內定位導航系統的應用與實現研究[J].中國新通信，2022，24（10）：78-80.

[3]閆麗娟.智慧醫院中基于Wi-Fi定位技術的室內導航技術[J].電腦編程技巧與維護，2022（06）：62-64，109.

[4]張葉，丁佳麗，史亞香. Beacon技術在醫院室內定位導航和無線信息發布系統中的應用[J].中國衛生產業，2019，16（31）：178-179.

[5]高喆，沈潔，湯振華，等.基于iBeacon技術在醫院室內定位導航和無線信息發布系統的研究[J].中國醫療設備，2018，33（04）：122-125.

[6]劉袆，張明.簡談室內定位導航技術在醫院的應用情況[J].現代經濟信息，2018（21）：381.

[7]史偉，張青云，張興，等.醫院室內定位導航系統的設計與實現[J].遼寧工業大學學報（自然科學版），2020，40（02）：88-91.

[8]李鋒，明鏡，唐相楨.基于BIM和RSSI的室內定位與導航研究與應用[J].城市勘測，2021（05）：11-15.

作者簡介：常樂（1986），女，遼寧省沈陽市人，碩士，副教授，主要研究方向為工程測量。