室内定位技术：用可见光通信破解接收难题

　　【室内定位】（1）WLAN：可利用现有资源，已出现提高精度和支持iPhone的技术

　　室内定位技术被采用的例子越来越多，该技术即将进入普及期。通过此前实施的实证试验，已经明确了应该解决的技术课题。其中，提高定位精度、使任何智能手机都能接收的技术是关键。

　　可实现室内定位的技术有WLAN（无线局域网）、声波、可见光通信及IMES（Indoor Messaging System）等。包含试验性服务的话，上述所有技术都已经设置于商业设施，室内定位技术即将从黎明期走向普及期（图1）。

　　

　　图1：室内定位技术的设置事例和技术变化

　　WLAN、可见光通信、声波及IMES等室内定位技术开始得到采用。随着使用的推进，还开始在技术方面实施改进，比如提高定位精度、支持通用ucode等。

　　目前还处于该技术的黎明期，导入的难易程度是能否被采用的关键。最容易导入的是WLAN室内定位，因为信号发射器可以利用已有的WLAN基站，可以减少设施的初期投资。其次是声波室内定位，因可以用麦克风接收信号，大部分智能手机都支持，虽然需要新的信号发射器，但导入成本相对较低。

　　剩下的可见光通信和IMES，现在还必须新设置信号发射器，而且智能手机也没有配备接收功能。不过这种情况应该会逐渐改变。今后，如果能在各商业设施获得明显的效果，设施方面也会进行一定程度的初期投资。而到那时，智能手机很可能就会配备接收功能。

　　如果对收发器的支持情况相同的话，竞争重点就会转移到定位精度等方面。全面竞争会由此展开，开始技术的集约化。另外，就像可见光通信被用于游乐设施一样，根据需要合理利用的情况也有望增加。

　　WLAN篇

　　不但信号发射器能利用已有的WLAN基站，WLAN在作为信号接收端的智能手机上也已经成为标配功能，因此在目前，WLAN室内定位技术的导入门槛最低。这些优点备受好评，已被用于GRAND FRONT OSAKA。

　　GRAND FRONT OSAKA只利用通信用WLAN基站，没有追加新的定位用基站。由于是根据用户的行动路线设置的WLAN基站，因此也容易将其用于定位。

　　定位方法与GPS等相同的3点定位。用智能手机接收多个WLAN基站的电波，一边与数据库比对各WLAN基站的MAC地址和电波强度等信息，一边计算位置。

　　GRAND FRONT OSAKA通过基于WLAN的定位获得用户在设施内的行动记录，同时，结合数字标牌等收集的个人信息和购买记录等，将用户划分成12种类型（图2），然后根据用户的类型和位置信息为用户提供有用的信息，从而吸引顾客上门购物。另外，还打算通过上述分类促进同类型用户之间的联系，比如可以参考同一类型的用户推荐的店铺和信息等。

　　

　　图2：根据位置信息等判断用户类型

　　GRAND FRONT OSAKA导入了“指南针服务”，根据用WLAN定位得到的用户行动记录和数字标牌的使用记录等，将用户分成12种类型，向各类用户发送最合适的信息。

　　数字标牌利用非接触IC卡的ID来管理个人信息，还能与智能手机的信息关联。数字标牌上的问题包括“你与什么人一起生活？”、“你是哪种类型的人？”，等等。有时也会根据积累的信息改变之前的类型划分，调整为其他用户类型。

　　通过组合多种技术来提高精度

　　WLAN定位存在的课题是定位精度稍低，只有五米到十几米。对此，通过同时使用仅用来发送WLAN信号的信号发射器，可将精度提高至一米左右。这是利用提高了指向性的微弱电波实现的。

　　WLAN信号发射器是电通国际信息服务公司以“Place Sticker”的产品名称开发的。2013年1月，东京国立博物馆导入了组合使用该信号发射器和Koozyt公司WLAN定位系统 “PlaceEngine”的系统，电通国际信息服务公司从2011年8月开始与Koozyt合作。

　　粗略定位利用WLAN基站，精确定位利用Place Sticker。以前东京国立博物馆只能利用便携终端对各展室进行解说，而采用该系统后，现在可以针对每种展品进行解说，不同种类的展品之间的间隔约为 1m。Place Sticker设置在展品的陈列橱内等，可以利用蓄电池和太阳能电池等驱动（图3）。

　　

　　图3：WLAN提高定位精度

　　东京国立博物馆除普通的WLAN基站外，同时还设置了WLAN信号发射器，提高了定位精度。由此，可以按照展示品种进行解说。（摄影：电通国际信息服务）

　　iPhone也可以利用 WLAN定位的另一个课题是，苹果公司的“iPhone”等使用的OS——“iOS”无法利用。因此，在GRAND FRONT OSAKA，iPhone用户无法利用室内定位。

　　为此，Koozyt公司新开发了网络型PlaceEngine，把以前在客户端即智能手机上定位的方法换成了在基础设施定位的方法。比如，通过WLAN基站收集智能手机的MAC地址和智能手机接收的电波强度信息，将这些信息发送至服务器，服务器根据这些信息推测位置后再把位置信息发给智能手机，然后就能在画面上显示当前在设施内的位置。

　　估计苹果对WLAN定位技术也很感兴趣。2013年3月传出了苹果收购从事WLAN定位的风险企业WiFiSLAM的消息。不过苹果并没有正式宣布，WiFiSLAM的官网也关闭了，因此实际情况如何并不清楚。

　　据业界相关人士透露，WiFiSLAM公司的SLAM是Simultaneous Localization And Mapping（即时定位及地图构建）的缩写，该技术有点像清洁机器人，能够收集零碎的信息制作空间电场强度分布图，然后比对分布图来推测用户所在位置。制作电场强度分布图需要庞大的数据，不过业界相关人士认为，“如果是向全球售出了大量终端的苹果公司，就有可能实现”。

　　此外，思科系统2012年9月收购了开发WLAN定位系统的ThinkSmart Technologies公司。思科系统利用ThinkSmart Technologies的技术，向机场和商业设施等提出了通过分析设施内人流动向，优化店铺和人员配置等的解决方案（图4）。

　　

　　图4：分析顾客的动向

　　思科系统已开始提供利用WLAN定位技术分析设施内顾客动向的系统等。

　　【室内定位】（2）声波：利用麦克风接收信号，发射器体积小价格低

　　将含有ID信息的声波发射器设置在店铺等场所，用户的智能手机麦克风接收信号，然后根据ID转换成位置信息，这就是利用声波的室内定位技术（图5）。

　　

　　图5：通过声波检测用户的进店情况

　　NTT DoCoMo的服务“Shoplat”利用声波检测用户的进店情况。计划从店铺收取系统使用费和进店提成等。

　　声波室内定位技术利用18k～20kHz的声波，数据传输速度稍低，为数十bit/秒，而且还可能会受到其他声音的影响。不过，虽然有这些缺点，但该技术的优点更多，因此得到了采用。其中最大的优点是，可以利用智能手机必备的麦克风，信号发射器也很小，而且价格仅几千日元。通过改变声波的输出功率，可在大约3～10m的范围内自由设定声波的到达距离。

　　截至目前，利用声波提供揽客服务的有美国的Shopkick和日本的Spotlight等。进入2013年后，日本对该技术的关注度迅速升高。原因是，NTT DoCoMo于2013年2月20日开始试提供的揽客服务“Shoplat”的参加店铺在服务启动2个月后达到了约800家。例如，位于东京的商业设施 “维纳斯城堡”内，几乎所有的店铺都设置了Shoplat信号发射器。

　　Shoplat是为拥有智能手机的进店用户赠送积分的服务。由NTT DoCoMo与BUG公司（现为BUG森精机）历时8个月共同开发而成。不仅能揽客，如果在店内设置多台信号发射器，还能招揽回头客，这一点备受好评。加盟该服务的店铺已经开始显现销售额增长等效果，NTT DoCoMo考虑在2013年8月31日试用期间结束后开始讨论将该服务实用化。

　　除了通过Shoplat获得系统使用费和进店提成外，NTT DoCoMo的最终目标是利用该服务积累的数据开展新业务。比如，根据用户的进店时间为每位用户提供合适的信息，构筑舒适的购物场景。

　　声波的利用今后有望继续增加。2008年开始开发声波数据传输技术“INFOSOUND”的雅马哈表示，“最近接到的关于将该技术用于揽客服务的咨询越来越多”。

　　Recruit Lifestyle公司在揽客服务“Shoplier”中就采用了INFOSOUND技术。随着这种需求的扩大，雅马哈从2013年4月开始销售INFOSOUND声波发生器，5月开始提供揽客服务等（图6）。

　　

　　图6：开始提供声波服务的雅马哈

　　雅马哈已开始提供使用声波的数据传输技术“INFOSOUND”。不仅用于招揽顾客，还打算嵌入电视等的音频中。（摄影：（b）雅马哈）

　　推进技术改良

　　虽然日本国内外有很多企业都开发出了声波定位技术，但即使利用声波这一点相同，在如何调制声波中所含的信息等方面，各公司都有各自的方法。海外还出现了有的用户在其他场所播放录制的声波以获得积分等恶劣行为。而日本已经解决了这样的问题，推动了声波技术的采用。

　　对于INFOSOUND技术，雅马哈计划在结合使用GPS等获得的位置信息来防止利用录音的不正当行为以外，今后还计划对声音本身采取一些措施。NTT DoCoMo虽然没有公布详细内容，但表示已经通过位置信息以外的方法解决了录音问题。此外，各公司还凭借各自独有的技术经验，或是通过提高噪声耐受性减轻了其他声音的影响，或是提高了对多普勒效应的耐受性，使用户在拿着手机挥手使频率变化的情况下也能接收到信号。

　　另外，INFOSOUND在2013年进行了改良，减小了声波干扰的影响。以前，如果不把麦克风正对着扬声器，墙壁等反射后发生了相位变化的声波就会对正常信号产生干扰。此次通过改良减小了这种影响，即使把信号发射器安装在桌子下面，或是把智能手机放在口袋里，也都能接收到信号。

　　今后的课题是增加支持该技术的智能手机机型。目前，大约有一成的智能手机无法检测18k～20kHz的声波。NTT DoCoMo在其网站上公开了已经确认的支持声波定位的机型。

　　无法检测到18k～20kHz声波的智能手机的麦克风的特性与其他机型的麦克风并没有太大不同。无法接收的原因是，在由麦克风输入的声波中，只获取了特定的频率。这些机型大多是中国等海外厂商的产品。雅马哈把对INFOSOUND的支持情况等尽可能多地通知了便携终端厂商。如果声波室内定位技术能够普及，对18k～20kHz声波的支持将成为智能手机必不可少的功能。

　　【室内定位】（3）可见光通信：伴随LED照明的普及，智能手机即将配备接收功能

　　“只有可见光通信才能实现口袋妖怪的世界”。2012年7月开业的长岛温泉乐园的游乐项目“口袋妖怪探险营”的一部分采用了可见光通信室内定位技术，“口袋妖怪”项目负责人这样说道。

　　可见光通信定位技术是将配备信号控制装置的LED灯发出的光的明暗变化作为ID信号发送，接收到ID信号的便携终端将其转换成位置信息。该技术的特点是定位精度高，约为1m。数据传输速度为9.6kbit/秒。

　　利用该机制，非常自然地在现实世界中营造出了“石板型终端接收到奇特的光后做出反应”游戏场景。口袋妖怪探险营中的10台照明器具把表示口袋妖怪类型的10种图案照射到直径40cm的石柱上，同时也发送出了ID信号（图7）。

　　

　　图7：采用了可见光通信的游乐项目

　　长岛温泉乐园的游乐项目“口袋妖怪探险营”中部分采用了可见光通信室内定位技术。（摄影：松下）

　　另外，容易施工、维修检查时只需更换LED照明器具即可——这种易用性也是可见光通信室内定位技术得到采用的重点。其他室内定位技术因各种原因都被排除在外，比如无线LAN定位精度低、声波可能会受到其他区域声音的干扰、无线标签很难弄清楚适合在哪个高度靠近便携终端。

　　智能手机何时配备接收功能 智能手机何时配备接收功能

　　长岛温泉乐园采用的可见光通信室内定位技术还没有广泛普及。因为，目前的智能手机还没有配备接收光的明暗信号的功能。长岛温泉乐园是为便携终端外置光电二极管来接收光的明暗信号的。

　　开发可见光通信室内定位技术的松下也对该技术充满了期待，“只要有一款智能手机配备了接收功能，商务用途方面的咨询就会增加”。

　　松下的战略是，如果有智能手机配备了接收功能，就借助LED照明普及的东风，一举开拓商务用途市场。而消费类用途要在大部分智能手机都配备接收功能后才能实现，因此“估计还需要一段时间”。

　　接收功能除了为智能手机追加光电二极管来实现外，还可以重写软件、利用已配备的照度传感器接收信号。松下已经确认，可以利用智能手机的照度传感器接收可见光通信的信号。如果提高感光元件的帧率，还能通过感光元件接收。

　　松下认为智能手机将会配备可见光通信的接收功能，已决定在2014年推出可见光通信系统“LUMICODE”。在正式上市之前，于2013 年4月在GRAND FRONT OSAKA内设置的展厅里，构筑了基于可见光通信的室内定位环境。从这些动向来看，智能手机配备接收功能似乎已经为时不远。

　　松下的展厅里，地下一楼至地上二楼的三个楼层共设置了约200台信号发射器。利用佩戴在耳朵上的专用接收器接收ID，在蓝牙连接的智能手机上显示位置。用箭头显示到达目的地的路线，还可以在智能手机上玩扎气球游戏等（图8）。

　　

　　图8：展厅设置了约200台信号发射器

　　GRAND FRONT OSAKA内的松下展厅里设置了约200台可见光通信的信号发射器（a）。使用专用接收模块的话，可以导航至目的地，或玩游戏等（b、c）。

　　支持ucode

　　可见光通信室内定位技术不仅能与智能手机联动，由于其定位精度高，在需要了解确切位置的部分特殊用途也得到了采用。例如，松下纪念医院为了防止医用搬运机器人进入危险场所，就利用了可见光通信室内定位技术（图9）。

　　虽然机器人上也实施了防止进入危险场所的控制，但为了以防万一，同时还使用了可见光通信。今后还打算用于追踪护士的位置以及管理昂贵的医疗器械等。

　　可见光通信室内定位的其他动向还包括，为了在广泛普及时支持“ucode”而更改了标准。比如，以日本JEITA CP-1222“可见光ID规格”为基础，将数据大小由原来的512bit改为支持ucode的128bit，已作为JEITA CP-1223公开。