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摘 要：随着科学技术的发展以及地球卫星的覆盖范围扩大，导航越来越受到大众的喜爱，目前应用最多的是基于GPS的室外导航，但是也有许多博物馆或者图书馆已经应用了室内导航技术实现了对游客和用户实时导航，医院也是人群聚集的地方，现在的大型医院建筑结构比较复杂，也需要室内导航技术的支撑。本文引用了室内导航的一些方法和技术，以便实现在医院内的导航。
关键词：室内导航；二维码；Wi-Fi技术
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0311-01
引 言
随着社会的发展，交通网络不断复杂以及互联网的不断普及，人们的活动范围越来越大，活动地点也不固定化，人们使用的地图也从不易携带的纸质版变成了移动的手机APP地图。即便是这样，也只能满足对室外环境的导航，对于不熟悉室内环境却达不到想要的效果。比如在大型购物中心、博物馆、展览厅、体育馆、教学楼、医院等不太熟悉的室内区域，想要快速到达自己想去的地方还是会遇到一些困难。尤其是在医院看病过程中，想要以最短的时间、最短的路程到达想去的科室。可见，知晓自己在医院内的实时位置以及所要到位置是就医人员基本的需求。对于现代的大型医院而言，信息化已经成为不可避免地发展方向，而导航系统还并未应用于医院内部管理之中，这一应用符合医院信息化发展要求。
现在的大型医院科室比较多，构造比较复杂，传统的建筑物平面结构图或者楼层示意图已经不能满足室内行人需求，尤其对于方向感不强的人来说，在寻找目的地的时候需要分析复杂的文字图形信息来辨别方向和寻找路径显得尤其困难。室内导航是指在楼宇、建筑物之内通过一定的室内定位技术为行人提供室内实时精确定位，为其规划路线，方便行人找到楼宇内具体某间房间的过程[1]。
1 室内定位与导航技术
1.1 传统的定位方式
（1）GPS（Global Positioning System）为全球定位系统，今天的GPS定位的精度能达到10m以内。但是在室内，因为建筑物墙面的遮挡，导致卫星信号减弱，使得GPS室内定位无法达到室外的精度。目前出现了一些新型技术如使用GPS+基站定位，或者场景中增加“伪卫星”加强卫星的信号使室内设备能像室外一样使用GPS[2]。但是GPS+基站定位的方式误差依旧比较大，在室内环境中不太适用；GPS+“伪卫星”定位的方式需要的成本比较大。
（2）Wi-Fi定位是一种全新的信息获取平台，通过接入WI-FI路由器的位置来确定无线终端的具体位置。但是WI-FI定位需要已知位置的公共无线路由器，通过这个无线路由器的位置确定用户的位置，所以WI-FI定位使用起来有一定局限性，在一些场景中的实用性有待提高。而且WI-FI定位在楼层定位上很容易出错，信号容易被干扰，影响定位精度，移动终端的能1.1.3基站定位是通过运营商的网络，为用户提供定位信息。基站定位的误差一般比较大，在100～200m左右，无法应用在精度要求较高的室内定位。
1.2 目前的室内导航技术
（1）针对室内环境的特殊情况，参考车载导航的数据格式可以构造出适合室内导航的基础数据结构模型。在医院内部建立三维模型、路网拓扑结构。由于室内有复杂的道路、楼梯、电梯、出口、卫生间等，因此需要建立描述道路类型、道路节点类型以及道路节点的数据模型，然后根据最短路径算法进行路径规划和导航；还需要建立各道路节点静态图片集，行人在各个节点处不断有图像作为指引；兴趣点POI（point of interest）是导航中的重要元素，被广泛应用在导航系统中，在室内导航中可以称为地标，它可以用于标识路径上的道路节点，还能用于标识环境中突出的目标，这样可以确保用户正沿着正确的路径行走[3]。除此之外还可以使用几何和语义改进方法，将三维建筑室内空间抽象为由结点和边构成的图网模型。首先需要定义一个完整的结点，结点需要包括图层、ID号、所属楼层号、相连的边数量、相连的边，相连的边所需的属性信息包括涂层、ID、起始点、终止点、方向、可用性、权值，之后对其语义进行约束，实现与真实环境连接，并且随着环境的变化，语义也相应变化来满足不同情境下导航的需要[4]。
（2）Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术。增强现实AR（augmented reality），是指将计算机生成的虚拟信息融入到真实世界当中，使两者达到有机融合，从而给用户带来更好的沉浸感、体验感。利用Wi-Fi定位技术和移动增强现实技术，设计实现一个移动AR室内向导系统，该系统可以通过摄像头进行实时拍摄，并对视频流图像进行实时分析。同时通过无线接入点和电子罗盘检测手机位置和方向信息，再根据实景图像分析结果和计算出的手机位置、方向信息，将虚拟物体叠加显示在视频画面中，最终实现真实环境中的虚拟定位和导航效果再根据实景图像分析结果和计算出的手机位置、方向信息，将虚拟物体叠加显示在视频画面中，最终实现真实环境中的虚拟定位和导航效果[5]。
（3）应用二维码的室内导航，要实现正确的定位与导航，需要获得目标准确的坐标位置，二维码可以将计算机的数据信息编码到二维图像上，也可以从编码的二维图像中获得数据信息。使用二维码存储坐标位置信息后，要实现正确的定位与导航，还需要完成院内地图的绘制[6]，制作成2D地图[7]，在地图中标注各类建筑物的几何要素和属性信息，用户扫码后系统做出响应，解码二维码并显示用户目前的地理位置。应用二维码进行室内导航，用户可以查看地图，检索地图上的建筑物和进行导航操作，也可以逐层浏览同时以2D/3D两种模式切换浏览[8]。
2 微信平台设计与应用
由于现在在移动终端上下载APP会占比较大的内存，而且微信公众号的应用领域也逐渐扩大，因此选择在微信平台上搭建导航系统，将微信公众号的菜单栏分为就医导航，就医服务，关于我们三个子项，就医导航下又分为导诊和导航两个项目。当患者首次进入医院之后，就可以打开“医导”平台，然后进行预检、分诊。知道要去哪个科室之后就可以去自助挂号机上挂号取票，然后利用导航系统寻找诊室、划价处、自助取单处，诊室，取药处等一系列医疗过程所需要经过的地方，最后离院即可完成医疗全过程。在就医服务这一块，公众号将会推送关于医学的一些前沿知识和边缘知识。关于我们这一块将会收集用户的使用建议和反馈，及时改进和完善公众号应用。在具体实施时，首先对医院进行诊疗数据收集与录入，形成医院信息数据库，然后利用上述所提到的室内定位与导航技術进行室内空间导航。在公众号后台的数据库系统中包含医院的各个科室的医生的信息及擅长领域。
3 发展前景预测
在医院里每人拿一部移动智能手机就可以实现对医疗科室的实时导航，如果在医院里有全覆盖的Wi-Fi，通过手机拍摄的照片与视频流图像进行的实时分析计算出手机在的位置，即可找到要去的科室。如果医院采用的是二维码的室内导航，就医者可以扫描医院内部墙上的二维码实时获得院内的位置信息。即使在拐角处、楼层与楼层之间也可以畅通无阻，真正实现实时导航。
4 结 语
近年来，无线网络的迅速发展以及普及推动了医疗应用的变革，室内导航技术进一步提升，医学影像存档与通讯系统（PACS）、电子病历（EMR）、区域医疗系统、移动护理系统（Mobile Nursing）、临床路径系统、供应室追踪系统等一系列信息化产品出现，医院也变得更加信息化、智能化。
参考文献
[1]王 珏.智能交通诱导信息服务平台设计与验证[D].北京邮电大学，2015.
[2]王亚宾，战兴群，徐洪亮，等.伪卫星室内导航定位系统研究和设计[J].算法、设计与应用，2012，20（3）：793～796.
[3]程 雄.增强现实技术在IPHONE平台室内导航系统中的研究与应用[D].湖北理工大学，2013.
[4]周嘉艺.基于空间语义的室内导航应用模型研究[J].地理空间信息，2017，15（6）：10～13.
[5]闫兴亚，陆 可，刘 伟.基于Wi-Fi定位技术的增强现实室内向导研究与应用[J].计算机应用与软件，2016，33（5）：108～111.
[6]庄 莹，黄丽娜，郑恒杰，等.二维码定位技术支持下的室内导航电子地图的设计与实现——以武汉大学图书馆为例[J].测绘通报，2017（05）：125～128+142.
[7]林巍凌.引入导航网格的室内路径规划算法[J].测绘科学，2016，41（02）：39～43.
[8]林育曼，潘敏洁，卓伟鹏，等.应用二维码的室内导航应用设计与实践[J].微处理机，2017，38（5）：61～64.
收稿日期：2018-7-5
指导老师：郭文秀。
关键词：室内导航；二维码；Wi-Fi技术
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0311-01
引 言
随着社会的发展，交通网络不断复杂以及互联网的不断普及，人们的活动范围越来越大，活动地点也不固定化，人们使用的地图也从不易携带的纸质版变成了移动的手机APP地图。即便是这样，也只能满足对室外环境的导航，对于不熟悉室内环境却达不到想要的效果。比如在大型购物中心、博物馆、展览厅、体育馆、教学楼、医院等不太熟悉的室内区域，想要快速到达自己想去的地方还是会遇到一些困难。尤其是在医院看病过程中，想要以最短的时间、最短的路程到达想去的科室。可见，知晓自己在医院内的实时位置以及所要到位置是就医人员基本的需求。对于现代的大型医院而言，信息化已经成为不可避免地发展方向，而导航系统还并未应用于医院内部管理之中，这一应用符合医院信息化发展要求。
现在的大型医院科室比较多，构造比较复杂，传统的建筑物平面结构图或者楼层示意图已经不能满足室内行人需求，尤其对于方向感不强的人来说，在寻找目的地的时候需要分析复杂的文字图形信息来辨别方向和寻找路径显得尤其困难。室内导航是指在楼宇、建筑物之内通过一定的室内定位技术为行人提供室内实时精确定位，为其规划路线，方便行人找到楼宇内具体某间房间的过程[1]。
1 室内定位与导航技术
1.1 传统的定位方式
（1）GPS（Global Positioning System）为全球定位系统，今天的GPS定位的精度能达到10m以内。但是在室内，因为建筑物墙面的遮挡，导致卫星信号减弱，使得GPS室内定位无法达到室外的精度。目前出现了一些新型技术如使用GPS+基站定位，或者场景中增加“伪卫星”加强卫星的信号使室内设备能像室外一样使用GPS[2]。但是GPS+基站定位的方式误差依旧比较大，在室内环境中不太适用；GPS+“伪卫星”定位的方式需要的成本比较大。
（2）Wi-Fi定位是一种全新的信息获取平台，通过接入WI-FI路由器的位置来确定无线终端的具体位置。但是WI-FI定位需要已知位置的公共无线路由器，通过这个无线路由器的位置确定用户的位置，所以WI-FI定位使用起来有一定局限性，在一些场景中的实用性有待提高。而且WI-FI定位在楼层定位上很容易出错，信号容易被干扰，影响定位精度，移动终端的能1.1.3基站定位是通过运营商的网络，为用户提供定位信息。基站定位的误差一般比较大，在100～200m左右，无法应用在精度要求较高的室内定位。
1.2 目前的室内导航技术
（1）针对室内环境的特殊情况，参考车载导航的数据格式可以构造出适合室内导航的基础数据结构模型。在医院内部建立三维模型、路网拓扑结构。由于室内有复杂的道路、楼梯、电梯、出口、卫生间等，因此需要建立描述道路类型、道路节点类型以及道路节点的数据模型，然后根据最短路径算法进行路径规划和导航；还需要建立各道路节点静态图片集，行人在各个节点处不断有图像作为指引；兴趣点POI（point of interest）是导航中的重要元素，被广泛应用在导航系统中，在室内导航中可以称为地标，它可以用于标识路径上的道路节点，还能用于标识环境中突出的目标，这样可以确保用户正沿着正确的路径行走[3]。除此之外还可以使用几何和语义改进方法，将三维建筑室内空间抽象为由结点和边构成的图网模型。首先需要定义一个完整的结点，结点需要包括图层、ID号、所属楼层号、相连的边数量、相连的边，相连的边所需的属性信息包括涂层、ID、起始点、终止点、方向、可用性、权值，之后对其语义进行约束，实现与真实环境连接，并且随着环境的变化，语义也相应变化来满足不同情境下导航的需要[4]。
（2）Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术。增强现实AR（augmented reality），是指将计算机生成的虚拟信息融入到真实世界当中，使两者达到有机融合，从而给用户带来更好的沉浸感、体验感。利用Wi-Fi定位技术和移动增强现实技术，设计实现一个移动AR室内向导系统，该系统可以通过摄像头进行实时拍摄，并对视频流图像进行实时分析。同时通过无线接入点和电子罗盘检测手机位置和方向信息，再根据实景图像分析结果和计算出的手机位置、方向信息，将虚拟物体叠加显示在视频画面中，最终实现真实环境中的虚拟定位和导航效果再根据实景图像分析结果和计算出的手机位置、方向信息，将虚拟物体叠加显示在视频画面中，最终实现真实环境中的虚拟定位和导航效果[5]。
（3）应用二维码的室内导航，要实现正确的定位与导航，需要获得目标准确的坐标位置，二维码可以将计算机的数据信息编码到二维图像上，也可以从编码的二维图像中获得数据信息。使用二维码存储坐标位置信息后，要实现正确的定位与导航，还需要完成院内地图的绘制[6]，制作成2D地图[7]，在地图中标注各类建筑物的几何要素和属性信息，用户扫码后系统做出响应，解码二维码并显示用户目前的地理位置。应用二维码进行室内导航，用户可以查看地图，检索地图上的建筑物和进行导航操作，也可以逐层浏览同时以2D/3D两种模式切换浏览[8]。
2 微信平台设计与应用
由于现在在移动终端上下载APP会占比较大的内存，而且微信公众号的应用领域也逐渐扩大，因此选择在微信平台上搭建导航系统，将微信公众号的菜单栏分为就医导航，就医服务，关于我们三个子项，就医导航下又分为导诊和导航两个项目。当患者首次进入医院之后，就可以打开“医导”平台，然后进行预检、分诊。知道要去哪个科室之后就可以去自助挂号机上挂号取票，然后利用导航系统寻找诊室、划价处、自助取单处，诊室，取药处等一系列医疗过程所需要经过的地方，最后离院即可完成医疗全过程。在就医服务这一块，公众号将会推送关于医学的一些前沿知识和边缘知识。关于我们这一块将会收集用户的使用建议和反馈，及时改进和完善公众号应用。在具体实施时，首先对医院进行诊疗数据收集与录入，形成医院信息数据库，然后利用上述所提到的室内定位与导航技術进行室内空间导航。在公众号后台的数据库系统中包含医院的各个科室的医生的信息及擅长领域。
3 发展前景预测
在医院里每人拿一部移动智能手机就可以实现对医疗科室的实时导航，如果在医院里有全覆盖的Wi-Fi，通过手机拍摄的照片与视频流图像进行的实时分析计算出手机在的位置，即可找到要去的科室。如果医院采用的是二维码的室内导航，就医者可以扫描医院内部墙上的二维码实时获得院内的位置信息。即使在拐角处、楼层与楼层之间也可以畅通无阻，真正实现实时导航。
4 结 语
近年来，无线网络的迅速发展以及普及推动了医疗应用的变革，室内导航技术进一步提升，医学影像存档与通讯系统（PACS）、电子病历（EMR）、区域医疗系统、移动护理系统（Mobile Nursing）、临床路径系统、供应室追踪系统等一系列信息化产品出现，医院也变得更加信息化、智能化。
参考文献
[1]王 珏.智能交通诱导信息服务平台设计与验证[D].北京邮电大学，2015.
[2]王亚宾，战兴群，徐洪亮，等.伪卫星室内导航定位系统研究和设计[J].算法、设计与应用，2012，20（3）：793～796.
[3]程 雄.增强现实技术在IPHONE平台室内导航系统中的研究与应用[D].湖北理工大学，2013.
[4]周嘉艺.基于空间语义的室内导航应用模型研究[J].地理空间信息，2017，15（6）：10～13.
[5]闫兴亚，陆 可，刘 伟.基于Wi-Fi定位技术的增强现实室内向导研究与应用[J].计算机应用与软件，2016，33（5）：108～111.
[6]庄 莹，黄丽娜，郑恒杰，等.二维码定位技术支持下的室内导航电子地图的设计与实现——以武汉大学图书馆为例[J].测绘通报，2017（05）：125～128+142.
[7]林巍凌.引入导航网格的室内路径规划算法[J].测绘科学，2016，41（02）：39～43.
[8]林育曼，潘敏洁，卓伟鹏，等.应用二维码的室内导航应用设计与实践[J].微处理机，2017，38（5）：61～64.
收稿日期：2018-7-5
指导老师：郭文秀。