在現代化的機場(chǎng)候機樓、醫院大樓、辦公樓、運動(dòng)場(chǎng)、大學(xué)校園和零售商店中，方便易用的室內導航應用程序的市場(chǎng)日益擴大。根據 MarketWatch (道瓊斯旗下的新聞網(wǎng)站)的一份報告，預計到 2022 年，這一需求可望以 30% 的速度增長(cháng)。而智能手機中磁力計、加速計和陀螺儀等先進(jìn)傳感器的出現將加速這一需求。為了滿(mǎn)足這一需求，IBM 愛(ài)爾蘭研究院建立了一個(gè)可用于生產(chǎn)環(huán)境的室內定位系統，它比現有的應用于不同智能手機上的商業(yè)解決方案精確度更高。

　　這一自學(xué)習、自適應平臺通過(guò)部署最少量的低功耗藍牙(BLE，Bluetooth low energy)信標來(lái)推斷用戶(hù)的行程，進(jìn)行學(xué)習，并最終為特定室內區域的每個(gè)智能手機型號建立定制的磁力地圖(magnetic map)。新系統提供了強大的定位精度，而且與用于記錄特征指紋 1 和定位的手機型號無(wú)關(guān)。在研究團隊最近發(fā)布的論文中，通過(guò)實(shí)驗證明這一工具與基于磁場(chǎng)定位的商業(yè)解決方案相比，精度顯著(zhù)提高。

　　最新的室內定位系統利用了現代室內環(huán)境中經(jīng)常出現的信號，如 WiFi 和低功耗藍牙信標。因為使用 GPS 信號的外部定位方法不夠精確，無(wú)法有效地進(jìn)行室內導航。室內定位系統應該能夠探測用戶(hù)在建筑物內的位置，并指示用戶(hù)如何在建筑物內導航。這些系統用于各種各樣的場(chǎng)景當中。它們的設計和實(shí)現能夠滿(mǎn)足特定的用戶(hù)需求。例如，在 2017 年，IBM 東京研究院為視障人士打造了一套實(shí)驗性的高精度室內外語(yǔ)音導航系統。

　　磁場(chǎng)法是一種低成本的方法，正越來(lái)越受歡迎，因為它不需要專(zhuān)門(mén)的傳感器安裝或維護，而是通過(guò)智能手機中已有的傳感器來(lái)實(shí)現。然而，不同型號智能手機傳感器讀數的差異嚴重影響了室內定位精度。

　　對于現有的基于磁場(chǎng)方法來(lái)說(shuō)，在最終用戶(hù)能夠使用這一系統之前需要一個(gè)室內空間特征指紋識別階段。在此過(guò)程中，服務(wù)提供者需要使用智能手機收集所有行人可達區域的磁場(chǎng)讀數，并創(chuàng )建室內空間的帶標注的靜態(tài)地圖。在現實(shí)世界中，終端用戶(hù)的手機型號可能與用于這個(gè)階段的特征指紋識別的智能手機型號不同。在工作中，研究人員會(huì )將室內定位系統的精度損失量化。

　　這個(gè)系統是自適應的，并不斷重復訓練，從而保證不同用戶(hù)和不同的智能手機型號都具有高精確度。其方法是分析終端用戶(hù)的定位會(huì )話(huà)，從而增強系統的知識庫，以便為不同型號的智能手機讀取磁場(chǎng)數據。一旦用戶(hù)退出智能手機室內定位應用程序，系統將在云基礎結構中處理記錄的傳感器讀數，并嘗試重構用戶(hù)的路徑。這種新的技術(shù)稱(chēng)為“路徑推理”，它基于粒子濾波和形狀匹配。它允許研究人員在該區域的磁圖上添加新的信息層。因此，同一款智能手機的后續定位會(huì )話(huà)具有更高的準確率。

　　與基于磁場(chǎng)定位的主流商業(yè)解決方案相比，對該工具的實(shí)驗評估顯示出了顯著(zhù)的精度改進(jìn)。具體來(lái)說(shuō)，與商業(yè)替代品相比，它平均提高了大約 15 米的精確度。這些發(fā)現發(fā)表在最近的國際室內定位和室內導航會(huì )議(IPIN 2018)上。

　　對于那些不需要系統再訓練的設備所有者，這種自學(xué)習的人工智能工具提供一個(gè)低成本的解決方案。設備所有者和操作人員可以通過(guò)使用該工具迅速受益，從而做出更好的規劃決策，并為最終用戶(hù)提供無(wú)縫體驗。

　　通過(guò)這個(gè)工具，可以更快，更容易，更精確地使用智能手機尋找會(huì )議室或公共辦公桌，服務(wù)于機場(chǎng)登機門(mén)，在大學(xué)校園中尋找演講廳，在醫院里訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)病人或參加一個(gè)預約，甚至在零售商店定位產(chǎn)品。

　　原論文見(jiàn)：Yiannis Gkoufas， Kostas Katrinis。 Copernicus： A Robust AI-Centric Indoor Positioning System。 Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN) Conference， 2018。

　　1：譯者注：由于信號在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的反射，折射和衰減等現象，導致在每個(gè)特定位置形成了獨一無(wú)二的物理信號特征，這個(gè)特征稱(chēng)為指紋。
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