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室内定位应用技术

已有 553 次阅读  2014-12-30 10:16

近年来,随着智能手机、医疗物联网应用以及无线网络技术成熟,医院室内定位导航技术作为一种改善就医体验、提高管理效率的增值应用而备受关注。

一、定位导航在医院的适用场景

●  室内地图导航

即使大部分医院在门诊会有楼层分布图以及科室引导标志,很多人还是在就医过程会因为迷路或寻找科室耗费时间,有些人也为在医院停车厂找不到自己的车或停车位而苦恼。近两年,基于Wi-Fi和智能终端的掌上医院应用而生。掌上医院定制化开发医院室内地图,同时可以结合医院挂号与分诊系统,提升用户就医体验。

在停车场,借助掌上医院,就医前可以提前了解停车场拥堵情况,是否有车位。如果没有,可以提前分流,避免拥堵带来不必要的时间浪费。如果车位空闲,进入停车场后可以借助室内地图,迅速找到车位,并标记停车位置,方便就诊结束后迅速回到车位。

在门诊楼,借助室内地图导航功能,不但可以快速找到去一个科室的路径,如果需要到达多个科室,室内导航功能可以结合各科室拥挤情况,规划出最短路径以及最少耗时的路径。根据定位于挂号信息,医院将会推送预计等待时间与排队信息到掌上客户端,病人可以自由安排时间而无需一直在门口排队。同时,医院可以向病人推送与就诊内容相关的医疗常识和养生保健等内容,也可以推送医院周边的住宿、餐饮等信息。

●  人员资产定位

随着物联网技术的成熟,基于Wi-Fi和RFID的有源标签的产生,使得人员和资产的定位变为可能。给医院中的贵重设备配置有源标签,一方面可以通过无线网络实时定位,确定设备的具体位置与工作状态,从而防止设备被盗,并回溯设备的运动轨迹。同时,医院在设备清点时,通过查询连接入网络的Wi-Fi有源标签,可以快速查看设备的类型、状态、位置,提高工作效率。RFID人员定位系统,一方面可以结合门禁系统,方便不同权限的人员进出相应区域,如感染病房、手术室等。另一方面,部分RFID标签支持自定义键,如果将自定义键设置为报警键,当患者出现生命危险,或者医患纠纷出现时,医护人员可以通过触发自定义按键,结合定位系统,快速定位人员位置,防止意外事件发生。

●  医疗大数据

基于Wi-Fi定位的大数据分析已经在各行各业兴起,越来越受到人们的关注,医疗行业也不例外。在门诊,借助Wi-Fi定位终端的移动路径以及停留时间,医院可以分析科室设置、就医流程的合理性,也可以根据各科室人员拥挤程度智能分诊,通过流程再造提高运营效率,提升就医体验满意度。

二、室内定位技术

无线局域网络(WLAN)是一种全新的信息获取平台,可以在广泛的应用领域内实现复杂的大范围定位、监测和追踪任务,而网络节点自身定位是大多数应用的基础和前提。当前比较流行的Wi-Fi定位是无线局域网络系列标准之IEEE802.11的一种定位解决方案。该系统采用经验测试和信号传播模型相结合的方式,易于安装,只需很少基站,能采用相同的底层无线网络结构,系统总精度高。

蓝牙技术通过测量信号强度进行定位。蓝牙室内定位技术最大的优点是设备体积小、易于集成在 PDA、PC以及手机中,因此很容易推广普及。理论上,对于持有集成了蓝牙功能移动终端设备的用户,只要设备的蓝牙功能开启,蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。采用该技术作室内短距离定位时容易发现设备且信号传输不受视距的影响。其不足在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵,而且对于复杂的空间环境,蓝牙系统的稳定性稍差,受噪声信号干扰大。

射频识别技术利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别和定位的目的。这种技术作用距离短,一般最长为几十米。但它可以在几毫秒内得到定位信息,且传输范围很大,成本较低。同时由于其非接触和非视距等优点,可望成为优选的室内定位技术。目前,射频识别研究的热点和难点在于理论传播模型的建立、用户的安全隐私和国际标准化等因素。优点是标识的体积比较小,造价比较低,但是作用距离近,不具有通信能力,而且不便于被整合到其他系统之中。

各种室内定位技术的对比如表1所示:

 

 

 

 

三、室内定位导航方案部署

室内定位导航技术是一种基于Wi-Fi的室内导航定位技术,基于802.11b/g/n或最新的802.11ac标准,在不需要增加额外硬件设备的情况下(如读卡器、天线等),就可以利用现有Wi-Fi无线网络实现室内环境的定位导航。

常规的无线网络部署承载数据业务,对覆盖信号强度与漫游丢包有要求,要求终端信号强度优于-75dbm,漫游丢包小于3个。室内定位导航对Wi-Fi信号的要求与常规的室内Wi-Fi覆盖对无线部署方案要求不同,不但对信号强度要求提高,需要整体无线信号强度优于-65dbi,而且对AP布置位置也有讲究。 基于Wi-Fi的定位技术依靠三角定位的形式实现,至少需要三个无线AP来接收信号,无线网络覆盖信号强度为40dbi~65dbi最佳。然后通过定位Wi-Fi设备到达这三个无线AP的场强值(RSSI)不同来计算出位置,在无线AP密布的区域准确度是最高的,但并非越密越好,一般Wi-Fi设备在某一位置可与4~5个无线AP通讯为宜。无线接收器AP形成接收器网络,需要完全覆盖定位区域,并消除"盲区",确保定位标签在任意位置的发射信号都可以被接收到。

基于Wi-Fi的室内定位导航技术可以分为两种方式:终端侧定位方式和AP侧定位方式。AP侧的定位方式一般在医院运维管理下应用,管理者可以看到无线覆盖区域中终端的位置。终端侧定位方式通常需要借助第三方APP,为无线网络用户实现室内定位导航,同时支持基于位置的服务于信息推送等应用。

AP侧定位方式是由各个基站接收移动终端上传的信号,通过定位算法计算接收到的终端信号强度,进而获得终端位置信息;移动终端侧定位方式则是由移动终端利用各个基站下传的信号做定位运算,从而获得位置信息。两种定位方式都需要根据电子地图,预先在定位范围内学习Wi-Fi设备在所有位置的信号强度,并作为终端位置的指纹信息记录下来。

在无线接收器AP覆盖的地方,Wi-Fi设备周期性地发出信号,无线接收器AP接收到信号后,将信号传送给定位服务器。定位服务器通过场强计算法计算出标签的实时位置信息,传送给定位应用系统进行应用。

结束语

    近些年,无线网络的兴起推动了医疗应用与医疗设备的变革,在给医患人员带来极大便利的同时,也给传统医院的信息化建设带来的前所未有的挑战,如物联网医院的建设、移动医疗的建设、室内定位导航的建设等。这些综合的应用建设难度大,所涉及内容广泛,既包括HIS、PACS等业务系统,也包括AP、交换机、移动终端等基础设计,甚至也包括应用管理软件以及智能终端APP。同时,各应用之间既各有侧重,又相互融合,比如说无线网络建设只考虑数据传输而不考虑定位导航,后期业务升级则需要对无线网络建设调整,甚至重新建设。所以,未来医院的建设中,需要对业务做统一规划和建设,才能达到事半功倍的效果,更好的服务患者,提升资源利用率与管理效率。

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