基于智能手機WIFI 的醫(yī)院室內(nèi)定位系統(tǒng)研究

孫國福

（南京師范大學泰州學院，江蘇 泰州225300）

1 概述

二孩放開人口不斷增長，人們對醫(yī)療管理和服務的需求不斷在增加，每天到醫(yī)院看診的病人絡繹不絕。高門診量中普遍存在的門診樓、病房樓、人流量無序流動，就診環(huán)境差，分散的科室、分散的檢查，會導致患者的就診過程非常混亂，醫(yī)患溝通不暢，患者滿意度不高等問題突出。

本文提出通過WIFI 技術解決傳統(tǒng)就醫(yī)中的找不到門診科室、繳費窗口、檢查窗口和藥房等位置的尷尬。通過信息化手段，打通患者和醫(yī)院之間的信息壁壘，引導患者按照有序規(guī)范的就診流程，節(jié)約看病時間，避免重復無效就診。不但可以減少大量的人工導診，還節(jié)約了醫(yī)院的人力資源，減輕了醫(yī)護工作人員的工作壓力，提升改善了當前醫(yī)院服務現(xiàn)狀，構建了和諧的醫(yī)患關系，符合現(xiàn)代化醫(yī)院的建設。

2 WIFI 定位技術

Wireless Fidelity，縮寫WIFI。是目前無線局域網(wǎng)組網(wǎng)的首選技術。WIFI 通過IEEE802.11b 協(xié)議，將具有WIFI 模塊的手機、PAD 等移動終端，連接起來組網(wǎng)。WIFI 在早期使用時，網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)很容易被第三方篡改和截取，其安全性能是很差的，為了解決無線網(wǎng)絡的安全性問題，我國就自己制定了并且在國際標準組織獲得了認可的WIFI 無線局域網(wǎng)WAP 安全協(xié)議。

目前，WIFI 技術的室內(nèi)定位方法主要分為兩種：一種是基于無線測距的室內(nèi)定位算法，另外一種是基于接收信號強度指示RSSI 指紋的室內(nèi)定位算法。這兩種定位算法在具體的系統(tǒng)部署實踐定位過程中也遇到了不少的問題，基于測距的室內(nèi)定位，由于建筑物內(nèi)部的環(huán)境可能會引起信號衰減，信號會有一定的波動，從而就會使得室內(nèi)定位的精確度會有所下降。基于RSSI指紋定位，數(shù)據(jù)需要前期的不斷采集，構建精確的指紋數(shù)據(jù)。總體來說，位置指紋RSSI 定位的準確度要比無線測距定位算法好。WIFI 定位的原理如圖1 所示。

圖1定位原理圖

3 定位系統(tǒng)分設計與實現(xiàn)

定位模塊、系統(tǒng)硬件和信息的交互三個部分組成了醫(yī)院樓宇、室內(nèi)定位系統(tǒng)。不同的用戶，不但可以在院內(nèi)實現(xiàn)定位，而且還能相互發(fā)送信息，共享信息。系統(tǒng)的整體架構，如圖2 所示。

圖2 定位系統(tǒng)整體架構

3.1 位置指紋庫建立功能模塊

3.1.1 定位區(qū)域以及AP 部署

醫(yī)院大樓內(nèi)的范圍主要的區(qū)域劃分和AP 全覆蓋地部署且定位的區(qū)域需要實現(xiàn)無盲區(qū)。我們盡量用最少的AP 來完成所需覆蓋范圍的全覆蓋。這樣節(jié)省了數(shù)據(jù)采集的大量工作量。熱點的標簽面一般有兩種，WIFI 標簽和AP 標簽。WIFI 標簽有路由器的功能，覆蓋范圍約100 米，而AP 標簽，覆蓋范圍相對較小，且容易受干擾信號不穩(wěn)定。本設計對區(qū)域劃分和AP 的部署采用了一種較為高校的使用方法，在添加標簽的過程中，先要考慮AP 后WIFI，WIFI 需要部署電源，不易全部部署，AP 覆蓋小，也不能大量使用。使用一個WIFI，在幾個AP 的盲區(qū)的地方，這樣是實現(xiàn)的了區(qū)域的全部覆蓋，如圖3。

3.1.2 數(shù)據(jù)庫采集模塊

數(shù)據(jù)的測量對各個參考點主要是參考點處的RSSI 和物理位置，物理位置的測量是為了收集坐標的，因為環(huán)境的原因，測出的結果相對穩(wěn)定，所以不需要多次測量，一般情況下，測量3次，取均值。RSSI 因為環(huán)境的原因，每次測的數(shù)據(jù)會有比較大的變化，一般都會測50 次。采集流程如圖4。

3.1.3 無線通信模塊設計

圖3 無盲區(qū)部署

圖4 采集流程

此模塊的主要功能通Socket 連接，將采集到的Client 數(shù)據(jù)傳輸給SERVER。Client 通過端口和Server 通信，進行數(shù)據(jù)交換。傳遞的信息主要包括：終端到服務器端的WIFI 信息，服務器端到終端的定位信息。具體封裝代碼如下:

3.1.4 實時定位模塊設計

定時系統(tǒng)模塊是讀取指紋Data 和Wifi 所采集到的Data 在根據(jù)位置數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比對，確定當前移動終端做在的位置，實現(xiàn)精準定位，主要包括：位置ID（標記）、坐標等。指紋表結構（處理后），如表1 所示。

表1 指紋表結構（處理后）

在線定位過程的核心代碼如下:

3.2 數(shù)據(jù)庫設計

本系統(tǒng)選用Myqsl 數(shù)據(jù)庫。包括醫(yī)院室內(nèi)定位地圖數(shù)據(jù)、位置指紋數(shù)據(jù)，以及其他相關系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行安全存儲，Mysql 數(shù)據(jù)庫可以使用圖形工作界面的Navicat 進行開發(fā)和管理，方便在數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程中進行相關的管理和查看。

位置指紋數(shù)據(jù)庫只要有：指紋信息、參考點等信息，如表2所示。地圖數(shù)據(jù)庫主要有參考點位置、參考點等信息，如表3 所示。

表2 位置指紋表結構

表3 地圖數(shù)據(jù)表結構

4 結論

根據(jù)目前醫(yī)院的實際情況，對醫(yī)院室內(nèi)定位技術進行了深入研究，并設計了本系統(tǒng)，為患者提供了精準的室內(nèi)導航，使人流不在無序。系統(tǒng)的應用，將會大大提高醫(yī)院服務和管理水平，改善醫(yī)患關系，是現(xiàn)代化醫(yī)院的重要組成部分。