智能定位技術(shù)在公共場(chǎng)所建筑中的應(yīng)用

楊樂(lè)

摘要：在不遠(yuǎn)的將來(lái)，建筑師將把智能定位技術(shù)大量應(yīng)用于公共建筑場(chǎng)所，用以提高建筑的智能化水平。智能定位技術(shù)采用無(wú)線電測(cè)繪手段形成定位電子地圖，這將使人們的數(shù)字化生活效率大大提高。

關(guān)鍵詞：智能定位；公共建筑；應(yīng)用

試想一下到故宮博物院找《清明上河圖》，您會(huì)用什么方法？問(wèn)導(dǎo)游？看手冊(cè)？還是碰運(yùn)氣？如今，有一門技術(shù)可以幫助人們解決“找東西”的難題的，它就是定位技術(shù)——利用信息化手段告訴用戶某一物體的位置信息。將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于公共建筑，將會(huì)更大限度地拓展公共建筑的服務(wù)功能。

一、簡(jiǎn)介幾種智能定位技術(shù)

（一）GPS以及A-GPS定位技術(shù)

GPS英文全名是“Global Position System”，其意為“全球定位系統(tǒng)”，簡(jiǎn)稱GPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電定位導(dǎo)航系統(tǒng)。

GPS全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，開(kāi)始時(shí)只用于軍事目的，后轉(zhuǎn)為民用被廣泛應(yīng)用于商業(yè)和科學(xué)研究上，它提供一種實(shí)用的、價(jià)廉的在全球范圍內(nèi)確定位置、速度和時(shí)間的工具。GPS衛(wèi)星系統(tǒng)包括24顆衛(wèi)星，分布在6個(gè)軌道面上，每個(gè)軌道面同時(shí)有4顆衛(wèi)星。當(dāng)GPS接收機(jī)接收到4顆以上的衛(wèi)星的信號(hào)時(shí)，就可以確定當(dāng)前所處位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)、海拔高度、速度、方向和精確的時(shí)間等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的GPS定位技術(shù)在衛(wèi)星信號(hào)無(wú)法覆蓋的地方效果比較差，而且如果所在位置上空沒(méi)有4顆及其以上的衛(wèi)星，那么系統(tǒng)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)定位。為此產(chǎn)生了新的基于GPS的定位技術(shù)——A-GPS，A-GPS（AssistedGPS）即輔助GPS技術(shù)，它可以通過(guò)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)基站實(shí)現(xiàn)快速定位。GPS通過(guò)衛(wèi)星發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)來(lái)進(jìn)行定位。當(dāng)在很差的信號(hào)條件下，例如在一座城市，這些信號(hào)可能會(huì)被許多不規(guī)則的建筑物、墻壁或樹(shù)木削弱。在這樣的條件下，非A-GPS導(dǎo)航設(shè)備可能無(wú)法快速定位，而A-GPS系統(tǒng)可以通過(guò)運(yùn)營(yíng)商基站信息來(lái)進(jìn)行快速定位。該技術(shù)可在手機(jī)等移動(dòng)終端內(nèi)增加GPS接收機(jī)模塊，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于GSM/GPRS、WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中。

GPS以及A-GPS定位技術(shù)現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代測(cè)繪和智能監(jiān)控系統(tǒng)中。

（二）Wi-Fi定位技術(shù)

Wi-Fi是WirelessFidelity（無(wú)線保真）的縮寫(xiě)，它可以實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜的大范圍定位、監(jiān)測(cè)和追蹤任務(wù)，有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。Wi-Fi定位系統(tǒng)采用經(jīng)驗(yàn)測(cè)試和信號(hào)傳播模型相結(jié)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)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(nèi)，總的來(lái)說(shuō)它比蜂窩網(wǎng)絡(luò)三角測(cè)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(hào)的干擾，而且Wi-Fi收發(fā)器只能計(jì)算半徑90米以內(nèi)的區(qū)域，同時(shí)定位器的能耗也較高。

（三）射頻識(shí)別定位技術(shù)

射頻識(shí)別即RFID（RadioFrequencyIDentification）技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。常用的有低頻（125k～134.2K）、高頻（13.56Mhz）、超高頻，無(wú)源等技術(shù)。RFID讀寫(xiě)器也分移動(dòng)式的和固定式的，目前RFID技術(shù)應(yīng)用很廣，如圖書(shū)館，門禁系統(tǒng)，產(chǎn)品安全溯源等。

射頻識(shí)別技術(shù)采用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)，從而達(dá)到識(shí)別和定位目的。該技術(shù)的定位計(jì)算效率高，成本較低，它的作用距離最長(zhǎng)為幾十米，在此范圍內(nèi)可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級(jí)的定位精度。由于其非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)，可望成為幾十米區(qū)域范圍定位的優(yōu)選方案。該技術(shù)的缺點(diǎn)是沒(méi)有通信能力，而且不易同其他系統(tǒng)整合。

（四）超聲波定位技術(shù)

超聲波定位技術(shù)利用超聲波來(lái)確定目標(biāo)的具體位置。將超聲波發(fā)生器放置在被定位的目標(biāo)上面，向周圍按照一定的時(shí)間間隔發(fā)送超聲波脈沖，在周圍3個(gè)固定位置上分別接收超聲波發(fā)射裝置發(fā)出來(lái)的脈沖信號(hào)，由于超聲波在空間傳送速度相對(duì)較慢，通過(guò)比較接收裝置接收信號(hào)的先后時(shí)間，可以確定被定位目標(biāo)的位置。當(dāng)目標(biāo)移動(dòng)時(shí)候，通過(guò)不間斷定位計(jì)算，可以描繪出目標(biāo)的移動(dòng)軌跡。

超聲波定位整體定位精度較高，定位精度在5cm之內(nèi)，響應(yīng)速度為0.1秒，定位范圍為場(chǎng)地內(nèi)，半徑30米的區(qū)間。其缺點(diǎn)是超聲波受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響，且硬件設(shè)施投資大，成本過(guò)高。

超聲波定位技術(shù)已應(yīng)用于室內(nèi)和場(chǎng)地定位。如駕?？紙?chǎng)，將發(fā)射裝置置于汽車上，跟隨運(yùn)動(dòng)的汽車，接收系統(tǒng)便在電腦上描繪汽車行駛軌跡，從而可以讓電腦自動(dòng)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(shù)，還有基于藍(lán)牙技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、磁場(chǎng)以及信標(biāo)等定位技術(shù)。目前很多技術(shù)還處于試驗(yàn)研究階段。這些定位技術(shù)本文就不一一闡述，他們各有優(yōu)劣，本文主采用如上比較適用于公共場(chǎng)所的定位技術(shù)進(jìn)行表述。

二、公共場(chǎng)所應(yīng)用舉例

現(xiàn)代定位技術(shù)為傳統(tǒng)大型公共建筑的智能表達(dá)提供了很好的幫助，尤其在復(fù)雜的公共場(chǎng)所，如博物館、游樂(lè)場(chǎng)、醫(yī)院、公園等環(huán)境中，常常需要確定設(shè)施與物品、移動(dòng)終端或其持有者之間的位置信息。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的普及，人們對(duì)導(dǎo)航定位的需求日益增大，甚至在應(yīng)急情況下，如在發(fā)生火災(zāi)，地震等災(zāi)難時(shí)，有一套有效的定位系統(tǒng)，將有利于我們實(shí)施快速而準(zhǔn)確的救援，減少對(duì)人和物品的傷害……

如下簡(jiǎn)單介紹具體的應(yīng)用實(shí)例，希望能與讀者分享建筑在智能生活中的樂(lè)趣。

（一）上海世博會(huì)的射頻定位技術(shù)

在2010年上海世博會(huì)，對(duì)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(wù)需求，包括交通管理、人流疏導(dǎo)、信息查詢等，射頻識(shí)別系統(tǒng)正是滿足這些需求的有效手段之一。

世博會(huì)的主辦方關(guān)心門票的防偽技術(shù)。參展方關(guān)心有哪些參觀者參觀過(guò)自己的展臺(tái)，他們參觀什么樣的內(nèi)容和產(chǎn)品以及參觀者的個(gè)人信息。參觀者想迅速找到所關(guān)心的展示內(nèi)容。而志愿者需要了解那些需要幫助的人。這些需求通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)能夠輕松實(shí)現(xiàn)。

參觀者憑借嵌入射頻識(shí)別標(biāo)簽的門票入場(chǎng)，隨身攜帶。每個(gè)展臺(tái)附近都部署有射頻識(shí)別讀取器，這樣對(duì)參展方來(lái)說(shuō)，參觀者在展會(huì)中走過(guò)哪些地方，在哪里駐足多少時(shí)間，參觀者的基本信息是什么等就一目了然，當(dāng)同類參觀者走近時(shí)，可以提供更有目標(biāo)性的服務(wù)。同時(shí)，主辦方部署帶有射頻識(shí)別讀取器的多媒體查詢終端，參觀者可以通過(guò)該終端知道自己身處何位及相關(guān)展區(qū)的信息，還能通過(guò)查詢終端找到同伴的位置信息。

今后隨著技術(shù)的發(fā)展，如果參觀者擁有方便的移動(dòng)終端，更多的參展信息將會(huì)更便捷地展示。

（二）其他應(yīng)用實(shí)例

在保安監(jiān)控過(guò)程，可以替代現(xiàn)有的巡更系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)看到安保人員的位置和路線，在發(fā)生問(wèn)題時(shí)安保人員可以直接報(bào)警，根據(jù)人員位置和直觀地圖處理事故。

在安全生產(chǎn)管理中，管理機(jī)關(guān)可以通過(guò)佩戴在礦工和輸送車輛上的無(wú)線定位標(biāo)簽，異地遠(yuǎn)程監(jiān)控到每個(gè)礦井下礦工的位置和動(dòng)態(tài)，控制，并通過(guò)監(jiān)控輸送車輛來(lái)控制采煤量，甚至可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將全國(guó)的井下情況進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控管理。

在商場(chǎng)購(gòu)物中，要尋找你需要的品牌專賣店，通過(guò)具有定位功能的手機(jī)或終端，能告訴你哪些店鋪或?qū)９裨谏虖B的哪一層，哪一個(gè)房間。甚至可以告訴你最近的衛(wèi)生間在哪里，最近的藥房在哪一層，等等。這些都是現(xiàn)代定位技術(shù)可以做到的。

誠(chéng)然，不管是耳熟能詳?shù)腉PS定位技術(shù)還是其他無(wú)線定位技術(shù)都有其局限性，所以，未來(lái)的智能建筑定位技術(shù)將會(huì)是衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與無(wú)線定位技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。他們之間相互發(fā)揮各自的優(yōu)長(zhǎng)，提供較好的定位精度和響應(yīng)時(shí)間，還可以實(shí)現(xiàn)廣范圍的覆蓋，從而實(shí)現(xiàn)定位的無(wú)縫連接。

在公共場(chǎng)所中實(shí)現(xiàn)智能定位，讓建筑更為智能化的人性表達(dá)，它不僅僅需要成熟的無(wú)線定位解決方案，還需要很多傳統(tǒng)技術(shù)手段的介入，如公共場(chǎng)所的基本地理信息，就需要相應(yīng)的測(cè)繪作業(yè)操作。測(cè)繪與無(wú)線定位交叉作業(yè)，形成的數(shù)字化表達(dá)便是定位電子地圖，它是各個(gè)地點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度值與普通電子地圖的結(jié)合?？傊?，智能建筑是多學(xué)科交匯發(fā)展的結(jié)果。他將大大的方便用戶樂(lè)居其中，享受其中。

（作者單位：山西省霍州市霍州煤電集團(tuán)云廈建筑工程公司）