TDK开发VENUE定位系统,利用地磁和惯性导航防范COVID-19的室内传播

为有效控制COVID-19的进一步传播,世界正转向一种“新常态”:人们在社交场合中保持安全距离,避免人与人之间的直接接触。由于COVID-19在室内封闭环境中更易传播,许多公司已经开始监测工人的活动轨迹,追踪密切接触者,防止办公室或工厂成为新的感染中心。

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室内位置监控与疫情防控

与他人保持适当距离,避免接触是预防感染新冠肺炎的关键,但由于工作需要,办公室或工厂员工之间很难维持在安全距离以上。因此,公司需要精准完善的定位追踪系统,实时监测工人的位置,汇总历史路径和人员密切接触数据。

目前,室内位置信息可通过蓝牙、Wi-Fi、超宽带等无线通信技术获取。蓝牙信标等智能产品已成功部署在商业设施中,员工使用智能手机即可获取实时位置信息。然而,蓝牙的定位精度只有3 – 10米左右,且依赖于其他基础设施,其稳定性和定位精度都有待提高。

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若使用Wi-Fi或超宽带技术定位,为确保定位的精准性,运营商必须增加信标的数量,以保障在封闭空间内精准定位。理论上说,超宽频技术定位精度可达10cm左右,但需借助上万台无线电收发器和中继器,研发成本极高,在实际应用中难以实现。

基于地磁场的室内定位方案

截至目前,利用互联网实现室内定位有多种方法,其中利用地磁与惯性导航紧密结合的方法,可以最大程度平衡定位精度、稳定性和研发成本问题。在这样的背景下,一种利用地磁的室内定位方案引起了人们的注意。2017年,TDK开发了VENUE定位系统,可使用智能手机上的地磁传感器,实时更新人们的精确位置。

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TDK集团总部位于加拿大阿尔伯塔地区卡尔加里市,自创立以来专精于惯性导航和GNSS组件的研究。2017年初,VENUE成功将地磁信息与智能手机内置加速度计和陀螺仪传感器连通,使智能手机的定位精度实现质的飞跃。

提及惯性导航与智能手机定位,VENUE公司创始人兼总经理Chris Goodall表示:“地磁定位的优势在于,地磁传感器能准确地捕获手机的磁场信息,即使在办公室等封闭空间下,地磁强度依然不受干扰,我们可以通过各类传感器和移动网络对数据进行分析处理,准确获取用户的实时位置信息。”

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与蓝牙、Wi-Fi、超宽带定位不同,地磁定位只需搭建详细的地磁场图,将室内空间平面图与特定的地磁数据结合,无需安装其他设备或终端,即可实现高精度定位。有关数据显示,地磁定位的最大误差不超过2米,在多数情况下精度可达10-50cm,足以满足新冠患者的监控和密切接触者追踪的需求。此外,VENUE还将地磁信息与智能手机内部的加速度计和陀螺仪传感器信息结合于一体,既能优化定位效率,还可降低使用成本。

不过,地磁定位也面临着技术性挑战。Chris Goodall补充说到:“人们在走路时可能会手持智能手机,也可能把智能手机放进口袋或背包里。用户的移动方向和运动状态不断变化,可能会产生一定的定位误差,这也是惯性地磁定位发展面临的最大挑战。目前,VENUE公司正使用移动、速度、光敏传感器校正数据,逐步提升系统定位误差。”

室内地磁定位的全球化应用

2020年8月起,TDK东京日本桥分公司开始就室内定位精度问题展开接触追踪模拟试验。实验过程中,每位员工携带装有特殊应用程序的智能手机,他们在地面上的位置和移动历史记录将被匿名收集。如发现一名感染员工,系统将通过大数据分析并确定过去两周内与该员工密切接触的人,并及时采取有效防疫措施。

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截至9月中旬,该方案已在日本多地有序施行。据了解,该方案不仅可以确定感染者密切接触者和主要接触者,还能计算出与感染者相关联的“潜在感染区域”或“潜在接触者”。这一长期可控的室内感染者排查方案,极大程度缓解了疫情期间企业用工的潜在风险。

地磁导航开创全新的可能性

VENUE系统可以获取人或物体的实时及历史位置信息,不仅广泛应用于智能手机,还可用于开发其他地磁惯性传感器。比如:监督员工的工作,提高生产线的运作效率;跟踪设备实时位置信息,掌握智能设备的运营状态等。目前,TDK正与多家科技公司合作,拓展地磁和惯性导航在工业生产中的应用场景。

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规模达千人以上的大型公司,通常使用开放式办公场所及工位,在此情况下,VENUE系统可准确生成“实时座位表”,协助员工在相对复杂的办公环境中展开合作,也可使跨部门或跨地区网络会议更顺利地进行,大幅减少时间和经营成本,促进企业良性发展。

按计划,VENUE公司还将进一步拓展惯性地磁导航的使用样例,提升人与智能设备、人与机车、人与机器人间的合作效率,为人机交互、互联网安全、城市智能管理等领域,创造更多的可能性。

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