芬蘭奧盧大學(xué)(University of Oulu)的一個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)識(shí)別不同地點(diǎn)的地磁，幫助用戶進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航，并基于地磁感應(yīng)技術(shù)成立了移動(dòng)室內(nèi)定位的IndoorAtlas公司。其核心技術(shù)獨(dú)立于任何外部基礎(chǔ)設(shè)施，使用無(wú)線接入點(diǎn)技術(shù)，并且沒(méi)有任何硬件安裝的要求。
很早之前人們就意識(shí)到GPS無(wú)法在室內(nèi)正常工作的重大缺陷，在這些GPS無(wú)法正常工作的環(huán)境中，如遭受自然災(zāi)害和被困在室內(nèi)或地下某處時(shí)，救援人員如何發(fā)現(xiàn)需要救助的人和制定救援路線就成為一個(gè)必須克服的問(wèn)題。另外，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的快速增加，人們對(duì)在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中定位與導(dǎo)航的需求也日漸增加。為此，很多3S專家提出了多樣室內(nèi)定位技術(shù)解決方案，如A-GPS定位技術(shù)、超聲波定位技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、紅外線技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、超寬帶技術(shù)、無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)、光跟蹤定位技術(shù)等等。但是受定位時(shí)間、定位精度以及復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境等條件的限制，目前還無(wú)法用比較完善的定位技術(shù)來(lái)滿足室內(nèi)定位的真正需求。
而在近期，室內(nèi)導(dǎo)航的武器庫(kù)中卻增添了一件極具創(chuàng)新的新兵器——地磁導(dǎo)航技術(shù)。芬蘭奧盧大學(xué)(University of Oulu)的一個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)識(shí)別不同地點(diǎn)的地磁，幫助用戶進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航，并基于地磁感應(yīng)技術(shù)成立了移動(dòng)室內(nèi)定位的IndoorAtlas公司。其核心技術(shù)獨(dú)立于任何外部基礎(chǔ)設(shè)施，使用無(wú)線接入點(diǎn)技術(shù)，并且沒(méi)有任何硬件安裝的要求。IndoorAtlas研發(fā)的軟件為室內(nèi)定位導(dǎo)航提供一個(gè)完整的工具箱，在商店促銷、移動(dòng)游戲、物流效率和機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航等多個(gè)方面，這個(gè)具備革命性的創(chuàng)新解決方案提供給企業(yè)或個(gè)人建立各種室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用一個(gè)全新的機(jī)會(huì)。IndoorAtlas甚至稱“基于地磁周圍領(lǐng)域的室內(nèi)定位技術(shù)把導(dǎo)航技術(shù)帶上下一個(gè)臺(tái)階。”究竟這個(gè)技術(shù)是否如其所言呢?我們不妨來(lái)看一下科學(xué)家是如何解釋的。
IndoorAtlas的定位技術(shù)很大一部分是受自然界一些動(dòng)物的啟發(fā)，他們不僅利用地球磁場(chǎng)確定方向，還以此進(jìn)行真正的導(dǎo)航。比如龍蝦，它可以利用地球磁場(chǎng)探測(cè)方向，甚至還可以感覺(jué)到他們相對(duì)于目的地的位置。這就意味著一些特殊的動(dòng)物可以從地球磁場(chǎng)的本地差異中獲取位置信息。現(xiàn)代建筑物大部分都是由鋼筋混凝土建成的，科學(xué)家利用他們獨(dú)特的空間磁場(chǎng)差異性來(lái)定位，這和動(dòng)物利用地球磁場(chǎng)的原理類似，原則上來(lái)講，每一棟建筑物的地板和走廊都構(gòu)建了一個(gè)獨(dú)特的磁場(chǎng)干擾。而取決于不同的路徑，一個(gè)非均勻環(huán)境周圍磁場(chǎng)產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)觀測(cè)值。IndoorAtlas的室內(nèi)導(dǎo)航軟件就是利用物體周圍磁場(chǎng)的波動(dòng)情況來(lái)確定室內(nèi)位置的。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)起者Janne Haverinen博士解釋說(shuō)：“由于現(xiàn)代建筑物特殊的金屬結(jié)構(gòu)會(huì)干擾地球磁場(chǎng)，所以指南針在現(xiàn)代建筑物種是無(wú)法正常使用的。IndoorAtlas正好利用這些干擾，在每個(gè)建筑物中創(chuàng)造一個(gè)獨(dú)特的室內(nèi)地圖。”
由于現(xiàn)代智能手機(jī)的出現(xiàn)和傳感技術(shù)的開(kāi)發(fā)，使得這項(xiàng)利用地磁干擾的室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。在芬蘭Pyhasalmi地下1400米深的銅礦和鋅礦中，IndoorAtlas的工作人員對(duì)其位置定位科技在地下環(huán)境中進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。在周圍的地下磁場(chǎng)中，礦區(qū)產(chǎn)生了一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的空間形狀，也成為在該區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)的典型現(xiàn)象。
工作原理簡(jiǎn)述：
首先，地磁導(dǎo)航應(yīng)用的開(kāi)發(fā)人員把IndoorAtlas的API和位置服務(wù)聯(lián)系起來(lái)，API把采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿恢梅?wù)中，位置服務(wù)連接到地圖數(shù)據(jù)庫(kù)后，數(shù)據(jù)庫(kù)再利用IndoorAtlas地圖建設(shè)應(yīng)用從建筑物中收集地球磁場(chǎng)數(shù)據(jù)。最后把IndoorAtlas的位置服務(wù)應(yīng)用建立在微軟Windows Azure云平臺(tái)的頂端。
在未來(lái)的優(yōu)勢(shì)：
IndoorAtlas室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)是用于室內(nèi)定位和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新技術(shù)，這項(xiàng)科技可以獨(dú)立發(fā)揮作用，亦可和現(xiàn)有的wifi定位、射頻和紅外等室內(nèi)定位技術(shù)平行使用，提高室內(nèi)定位的精確度。IndoorAtlas的核心技術(shù)只需要一個(gè)位置服務(wù)系統(tǒng)的軟件，而不必要安裝其他硬件，也就是說(shuō)只要有內(nèi)嵌傳感器的智能手機(jī)就可以使用這種技術(shù)。該技術(shù)在現(xiàn)代建筑物中的定位范圍可以精確到0.1米到2米之間(具體的范圍需要根據(jù)建筑物的類別而定)。
IndoorAtlas軟件的使用：
在使用IndoorAtlas的室內(nèi)導(dǎo)航科技之前，使用者需要從指定的建筑物中生成一個(gè)地球磁場(chǎng)地圖。為此IndoorAtlas提供了一套比較完整的解決方案。其中包括用來(lái)管理建筑物平面圖計(jì)劃的IndoorAtlas平面圖方案網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用、用來(lái)收集地磁信息數(shù)據(jù)的IndoorAtlas地圖制作移動(dòng)應(yīng)用和用于位置服務(wù)開(kāi)發(fā)的IndoorAtlas API。
使用該技術(shù)建立室內(nèi)定位系統(tǒng)需要這樣一個(gè)過(guò)程：首先利用IndoorAtlas平面圖方案網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用在IndoorAtlas地圖制作應(yīng)用中加入建筑物平面圖像，借此讓對(duì)應(yīng)的地理信息系統(tǒng)和應(yīng)用軟件達(dá)到無(wú)縫對(duì)接;其次在IndoorAtlas地圖制作移動(dòng)應(yīng)用中加入平面圖方案，利用這個(gè)操作來(lái)收集地磁信息和建立地磁磁場(chǎng)地圖。此移動(dòng)應(yīng)用可以應(yīng)對(duì)單層和多層的平面以滿足現(xiàn)代建筑物內(nèi)室內(nèi)導(dǎo)航的需求。
在IndoorAtlas地圖制作移動(dòng)應(yīng)用中，開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)智能手機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)路線(通常是直線或曲線的路徑)，接下來(lái)開(kāi)發(fā)者通過(guò)親身走過(guò)這些路線來(lái)采集地磁數(shù)據(jù)。這時(shí)地圖制作應(yīng)用會(huì)自動(dòng)無(wú)縫對(duì)接到IndoorAtlas的地圖應(yīng)用中，生成一個(gè)用于該建筑物室內(nèi)定位的地球磁場(chǎng)地圖。最后，開(kāi)發(fā)者就可以利用IndoorAtlas API開(kāi)始建立室內(nèi)位置的精確服務(wù)應(yīng)用了。
關(guān)于IndoorAtlas API的使用：
Indoor Atlas的API連接到IndoorAtlas的位置服務(wù)上，并且針對(duì)開(kāi)發(fā)者的應(yīng)用會(huì)提供定期的更新，而開(kāi)發(fā)者的應(yīng)用軟件只需要完成一個(gè)事件跟蹤方案去接收這些更新。此外，IndoorAtlas開(kāi)發(fā)者可以自行決定是否商業(yè)化自己的應(yīng)用。
下圖中的代碼片段是IndoorAtlas API在Android系統(tǒng)中的演示：
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