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IPS:超越GPS的导航系统

2012年07月18日 17:0    来源:ExtremeTech  作者:Sebastian Anthony 

随着交通的高速发展,GPS全球定位系统也成为了人们居家旅行外出游玩的必备工具。但是GPS只能告诉我们户外的交通线路,而现在的巨型建筑又如此之多,在商场里逛个街都很有可能迷路,让广大路痴群众很是着急。科技以人为本,IPS(Indoor Position System)室内定位系统就这样应运而生了。

为什么要研发IPS

从已经十分普及的便携式导航设备,到备受推崇的自动驾驶汽车,甚至是巡航导弹的制导,所有的这些应用技术的实现,都要感谢美国全球定位系统(GPS)以及格洛纳斯全球卫星导航系统(GLONASS)。然而,她们都有美中不足的两个地方:1、不能在室内工作。2、它们只在二维世界里徘徊。

时至今日,这些限制因素造成的不便越来越明显。毕竟,我们使用的是穿越了两万公里漫漫旅程的极其微弱的卫星信号,相对较强的移动电话信号在穿越混凝土和其他固体障碍物时都不甚给力,GPS卫星信号就更别提了:在地球上侦测GPS信号的难度基本与搜寻两万多公里之外25瓦灯泡发出的微弱亮光相同。

在进行海拔变化的侦测时,情况会变得更加复杂。GPS和GLONASS都能够大体测量出海拔高度,但通常情况下测得的数据较为粗略并且精度有限(大概在10至25米的范围)。当然,尽管存在着种种缺憾,以GPS卫星为基础的导航系统也彻底改变了整个社会的各个方面:从黑客攻击、农业遥测、地图测绘到找女朋友。

那么到底能不能研发出室内进行定位的导航系统呢?答案是肯定的。事实上,所谓的室内定位系统(Indoor Positioning System ,IPS)几乎已近实现了。

去年,谷歌地图在安卓系统上推出了楼层平面图应用。服务地点包括购物商场、机场和一些大型的商业区。与此同时,诺基亚也在研发类似的室内定位系统,但与普通的2D平面图不同,该系统使用的是逼真的3D模型。Broadcom公司已经发布了一款支持IPS的芯片(BCM4752 ),并且不久装有此芯片的智能手机就会在市场上推出。

与GPS和GLONASS不同的是,IPS并没有一套标准的运作方法。谷歌的办法是通过WiFi信号追踪设备位置——通过识别建筑物中设置的WiFi信号热点,对不同信号源的强度进行三角测量,粗略地得出你的大概位置;诺基亚的方案与此类似,但是运用的媒介是蓝牙信号而不是WiFi信号,因而能够得到更精确的结果(但是这意味着需要部署许多的蓝牙信号源);其它的构想包括红外线传输甚至声源分析。值得注意的是:单独使用上述方案中的任何一种都无法达到较高的精确度和可靠性。在一个充满着各种各样乱七八糟物品、结构复杂的空间里,这些类型单一的信号会显得非常简陋和嘈杂了,更何况还有移动物体带来的信号干扰。


Broadcom 公司推出的芯片支持各种各样形式的IPS方案:WiFi,蓝牙,甚至是NFC(近场通讯技术)。更重要的是,该芯片还内置了各种各样的传感器,比如陀螺仪、磁力计、加速计甚至是测高计。就像备受欢迎的步数计一样,Broadcom公司的芯片几乎能够感知你的所有运动过程,而且无需通过无线信号网络进行三角测量。它只需测定你进入建筑物的地点(通过GPS),然后计算你的步数(通过加速计)、方向(通过陀螺仪)和高度(通过高度计)。

有了这种可靠的解决方案,室内定位系统将会马上进入人们的生活中,未来的一至两年内一些客流量庞大的区域会率先开始试点工作,之后随着智能手机的高度普及,IPS系统也会像GPS一样逐渐达到全球范围内的完全覆盖。

IPS普及后的生活


当IPS全面覆盖之后,无论在世界的哪个角落,室内、室外或是底下,你的行踪都会被实时追踪,这意味着什么呢?在人们开始着手建设IPS之前,很有必要指出的是:就像GPS 一样,IPS不会向第三方泄露你的个人信息。IPS是仅针对用户的个人智能手机(或其他任何定位导航设备)运作的。和GPS相同,IPS的定位是完全被动的。即使政府通过IPS对我们进行监控,我们也有充足的预警时间。

通过进一步的发展,IPS可催生出一系列附加程序。如果你喜欢那种脚蹬Nike跑鞋手拿GPS来计算跑步速度和里程的生活方式,那么IPS式的生活会带给你更多舒适。IPS能够精准的测出你跑了多少步,爬了几节楼梯,一丝不苟的进行计算,得出消耗了多少卡路里;IPS会对你在健身馆的表现做出完美的记录统计,细致到每一台健身器具;IPS还能够告诉你,每天你睡了多久,花在通勤、办公室和厕所的时间各是多少。

然而,IPS的真正威力在于能将现实生活中的各种数据结合在一起。IPS不仅可以记录你最常使用Facebook或Twitter的场合,还可以被用来绘制你的消费频率分布图,甚至可以全程回放你的行程记录,并在谷歌地图上绘出详尽的路线。

到那时,商家甚至能够通过RSS订阅告诉你此刻正热卖的特价商品,你的手机也能告诉你:嗨,伙计,我知道你在去星巴克的路上,但为什么不去试试旁边的那家更便宜的咖啡馆呢?这些服务同样不会监控任何个人信息。当然,你也可以选择开通特别的服务,实时向外发送你的行踪。

IPS可以在博物馆中取代导览图,用手中手机的提示告诉游客详细的游览信息。IPS还会给父母们带来更强悍的技能:全程掌握孩子的行踪,当孩子偷逛限制级音像店时就可以实时发现并做处理。更具长远意义的是,IPS最终可以促成生活社交网络的形成:将来Facebook上的应用可以告诉你,哪个地方有谁想玩壁球或看电影。漫步街上时,你的手机会告诉你一个街区外有一个孩子正在兴致勃勃地看着你少时喜欢的漫画,你可以与他一同分享着那旧时的温馨回忆。当然,IPS也能告诉你在前面的夜总会中有多少寂寞青年期待解救。

这种生活社交网络或许会不可避免地需要公开大量的个人数据,但一定会带来革命性的进步:到了那时,人们可以把更多的注意力投向身边美好的人和事,而不是像今天这样,不停地低头凝视手机,表情充满了哀怨。

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