室内定位导航的作用及其在医院的应用研究

摘要：当医院面积较大，科室门类较多时，可能会出现很多患者找不到目标科室的情况，这样不仅会影响患者及时就医，还会使患者产生负面情绪。医院运用室内定位导航系统，可使患者及医护人员更加准确快速地找到医院各个科室，节约患者及医护人员的时间，提高治疗效率。室内定位导航系统主要分为用户端和机器端两个部分，通过机器端快速识别使用者的声音，根据使用者的问题设计合理的路径，并产生二维码，而用户端可通过扫描二维码，快速获取指定地点的地理信息，通过导航指引快速到达指定地点。本文主要介绍室内定位导航的作用及其在医院中的实际应用情况。

关键词：室内定位导航；医院；患者

项目基金：沈阳城市建设学院科学研究发展基金项目（XKY202312）

随着医院规模不断扩大，医疗资源不断增多，很多大型医院的科室较多，患者在就诊过程中需经过停车场停车—门诊挂号—缴费—就诊—检查及住院等流程，同时由于很多科室的位置不确定，患者通常会花费很多的精力及时间。根据调查研究发现，大多数患者在医院就诊过程中会询问导诊台、最近的医院窗口或服务中心等，才能找到目标科室。虽然医院中很多门诊都张贴了科室的指引标志，在一定程度上减少患者盲目找寻目标科室的情况，但实际效果一般。因此，在医院使用室内定位导航系统，有利于帮助患者找到诊疗路径，提高患者就诊效率及满意度。

一、室内定位导航技术概述

随着科学技术的不断发展，市场上相继出现了蓝牙技术、无线定位技术、UWB定位技术，RFID 定位技术、超声波技术及红外线技术等，为各个领域中定位技术的发展提供了条件。

室内定位导航技术的基础为无线局域网，建立新型的信息采集平台，达到定位、监测及信息追踪的目的。用户使用无线网络热点，能够让用户获取目标位置，还能够通过蓝牙技术定位用户的位置。定位装置较小，可以安装在手机上，定位非常准确，被视线干扰概率较低，但是有可能受到噪声影响。

由于目前室内的场景空间逐渐变大，尤其是很多大型公共场所停车场、机场及综合型医院中室内空间结构比较复杂，对室内定位导航的需求量较大。例如，在医院中，医护人员希望快速找到医疗科室及仪器的即时位置，在患者有需要时能够快速呼叫，针对特殊患者，医院需要进行有效的定位，预防不良事故发生。患者在进入医院后，通过室内定位导航平台提供的导航功能可快速找到目标科室的位置，可以提高就诊效率和满意度。

二、室内定位导航系统的架构

（一）室内定位导航系统的平台架构组成

室内定位导航系统的平台架构主要包括定位终端、定位设备，以及定位云平台。其中，定位设备通过Beacon无线网络，读取使用者的位置，能够在室内进行精确定位。在系统的中心位置为地图引擎服务器、引擎位置服务、路线计划引擎器。医院在智能设备中加入惯性测试设备，并添加到医院的App或公众号中，进而形成医院室内的导航功能。例如，某医院使用室内定位导航系统，在总院院区中融入导航系统，能够直接对接微信公众号，使患者快速进入就诊院区的导航小程序。此外，系统中还有AR实景导航、720度全景导航、2D/3D地图自由切换、GIS地图引擎等功能，有助于缩短患者就诊时间。

（二）室内定位导航系统的关键技术

1. 兴趣点

在地理信息系统中，兴趣点是指归纳形成的小地理区域，如银行、学校、加油站以及餐馆等。每个兴趣点中包括类别、名字、分类、坐标等功能，能够让使用者快速在地图上找到目标位置，并规划合适的路线。在导航系统中，兴趣点的质量及数量会对系统的应用效果产生直接影响。兴趣点分为四个类别，分别为楼层、建筑、科室及名称、职能设备。特定内容设计为经纬度、名称、属性及楼层，将数据校准后，确定位置，按从远到近的顺序进行分类。

2. Beacon蓝牙信标

有一种室内定位技术叫作Beacon，采用蓝牙技术BLE4.0、Beacon标准，用户使用手机可以在周围找到iBeacon发出的信息。它具有续航时间较长、体积小、感知能力较强、价格较低等优点，还可以安装在建筑物中，不会对医院中设施及建筑造成损坏，且操作安装比较方便。建筑室内定位导航系统相关指标见表1。

3. 3D矢量地图技术

室内定位导航系统中应用三维矢量图，形成室内、室外三维立体图，能够同时显示医院的多个建筑物，还能选择POI导航操作，将某个地区建立在二维平面上，经过加工处理后形成影像。系统可以根据人体运动的方向进行转动，进而在方位角及不同角度进行自由转换，使用户的观看更加直观。

4. 电磁指纹比对的离线定位技术

电磁指纹对比是指将一个房间分为几个区域，每个区域中会有一种“指纹”。这种“指纹”主要包括方位、PSSO信号强度等信息。系统先检测出区域的特定信息，然后与指纹库进行对比，进而确定区域的位置。采用电磁指纹比对技术进行室内定位，操作简单，定位的准确性较高，并且不依赖Wi-Fi、4G、3G网络，不跳闪。

5. 融合定位技术

室内定位导航系统中采用根据人体运动轨迹制作的预测算法，这种算法和智能手机相结合，可以检测使用者的步数及步速，安装指南针、陀螺仪可以将行走的方向检测出来，将轨迹与步速进行结合，进而将人的相对位移量计算出来，在定位技术中融合应用电磁指纹对比、GPS、PDR等技术，可以提高定位技术的准确性，在室外与室内进行无缝定位。

三、室内定位导航技术的分类

（一）超声波定位技术

超声波定位技术包括电子标签和主测距仪两种。在实际定位中，先使用计算机将同频率信号发送到电子标签中，然后反馈到测距仪中，确定电子标签的位置。

（二）红外线定位技术

红外线定位技术采用超声波技术进行定位，先使用红外传感器确定定位信号，然后使用超声波发射机，在被检测的位置上发射超声波，计算位置，在检测中使用超声反射定位的方法解决短程问题，从而降低系统能耗。

（三）超宽带无线定位技术

超宽带无线定位技术主要是指基础为超短脉冲的技术，具有较强的穿透力，传输功率较小，在室内定位中能够准确定位，还可以应用双曲线交叉法，使用信号到达时间差等，计算出目标位置。

（四）射频识别定位技术

射频识别定位技术主要是由应用射频读写器、电子标签、数据组成的，利用空间电磁信号进行交流信息的定位技术。这种识别定位技术被广泛应用在大型建筑物中，但是大多数应用于纸面文件系统。射频识别定位原理见图1。

射频识别技术主要是指使用无线射频技术，可以双向进行通信并完成信息数据交流，达到定位及识别的目标，但其工作范围比较小，一般在数10米左右。但是获取位置的速度很快，在几毫秒内能够进行信息传递，且制作成本较低。另外，射频识别技术在应用中具有无视野距离及无接触的特点。但是射频识别技术的研究难点在于保密性，如用户安全隐私问题及建立传播模型，国际标准化。射频识别技术具有成本较低及体积较小的优点，但是也有缺乏通信功能，应用范围不够广的缺点。

四、医院室内定位导航系统应用分析

（一）精度的设定

医院在不同空间中对导航定位的精度控制要求存在差别。在一些特殊的医疗场所，很多仪器的技术费用及精确度较高。因此，在选择医院导航技术时，医院需要重视成本问题，选择性价比较高的预算方案。医院结构比较复杂，存在很多独立的科室，如医生办公室、诊疗室、医务室、病房区域等，必须精确定位这些位置。另外，室内定位导航系统要尽可能地不影响硬件环境，通过整合不同软件或者修改软件运算法则的方法，提高定位的效率及优化功能。

（二）导航效果

GPS是导航效果较好的一种方式。医院在医疗设备中装置GPS，有利于医护人员减少寻找设备的时间，延长患者紧急治疗时间，有利于提高医疗质量及患者就诊效率。在日常体检中，导航的使用便于患者确定体检科室的位置，便于医生诊断。

（三）自动识别的应用

室内导航定位系统具有自动识别的功能，可以融合识别及位置两个功能。患者进入医院后，医院可以向住院患者发放具有识别功能的手环，在手环中输入患者的个人信息，并将信息输入导航系统，从而确定患者的身份信息，使医护人员可以快速获取患者的姓名、年龄、床号等基本信息。

（四）发送及接收信号方式

室内导航定位系统采用超宽带无线定位系统及射频定位技术，有利于提高导航系统的稳定性。很多医院使用该系统，安装时方法简单，发射源获取速度较快，成本较低，传输速度较快，在医疗机构中应用较为广泛。

（五）地图导航

现代医院中医疗设施较多，医院规模较大，结构较为复杂，患者在就诊中需要花费较多精力才能找到停车场或者目标科室等，这些问题会影响患者的就诊体验。医院运用室内导航定位系统，可以为患者提供地图导航的功能，使患者快速确定停车场位置。在就诊时，患者可以快速找到目标科室，面对科室中患者较多的情况，可以选择不同的诊疗室，减少患者候诊的时间，提高就诊的满意度。

（六）资产及人员的定位

随着互联网及物联网的不断发展，市场上出现多种技术，在日常生活中多种定位技术的应用越来越广泛，对资产及人员的定位也越来越多。医院在医疗设备上粘贴源标签，使用无线网络对设备进行实时定位，还可以远程了解设备的状态、位置，从而提高工作效率，更好地对设备加以管理及维护。医院根据患者的病情，可以将患者信息与门禁系统结合起来，指导患者进行恰当的操作，在相应的地方设置警报，如在患者出现紧急情况时，医护人员能够使用定位器快速找到患者，预防出现突发事件。

五、结语

随着医院规模的扩大，医院中科室门类增多，内部结构越来越复杂，医疗系统不断完善，患者在就诊过程中寻找目标科室通常会花费较多精力，最终影响医院的就诊满意率。医院采用室内导航定位技术，并与物联网结合，充分发挥出导航定位技术的作用。这样不仅便于患者找到目标科室的位置，还有利于医院定位患者、医疗设备的位置，提高工作效率。另外，医院在各个场景中广泛应用室内导航定位技术，可以提高医院的服务质量。

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作者简介：常乐（1986），女，辽宁省沈阳市人，硕士，副教授，主要研究方向为工程测量。