室內定位的應用領域廣泛，且多數應用都具備高度商業價值，惟大多需要超高精度的「公分級」室內定位技術始可達成，包括Bluetooth、紅外線/雷射、RFID、Wi-Fi、ZigBee、UWB都有定位技術，但也各有優缺點。
定位技術發展已久，最廣為人知的就是全球衛星定位系統(GPS)，由環繞地球的24顆衛星及地面監控站所共同形成的全球定位網，在經過數十年的技術演進及美國於2000年取消對民用訊號的干擾後，GPS已可達到10公尺(m)以內的精準度，具備高度商業價值，並廣為使用；但衛星訊號無法穿透建材，致GPS只能在戶外使用，而「建築物內部」一直都是定位盲區。
多樣技術規格紛呈 實際運用高下立判
對建築物內部的應用，並非沒有室內定位技術的研究，十幾年前就已經有無線區域網路(Wi-Fi)室內定位系統的開發。早期Wi-Fi一直被認為是最適合作為室內定位的技術，但缺點也很明顯，精準度不佳、安裝不易、過於耗電等。近幾年亦陸續有各種技術被提出，而在工廠裡，則使用紅外線及雷射作為設備自動化的定位導引，表1就將各種定位技術做比較。表1中，除了紅外線/雷射外，其他都是無線通訊協定，大部分被提出的目的是用於資料傳輸，而非定位，也因此造成室內定位技術開發的難度。
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| 表1 定位技術比較 |
首先來看定位最重要的標準「精準度」，精準度最高的首推超寬頻(Ultra Wide Band, UWB)，UWB原本的主要用途之一就是定位，因此針對定位演算有最佳化處理，最高可達到10公分(cm)以內的精準度，稱霸精準度項目，而無線射頻辨識(RFID)、Wi-Fi、ZigBee的精準度接近，實驗室成果皆為約2~3公尺，與UWB差距甚大，藍牙(Bluetooth)則介於其中，由蘋果(Apple)所提出的藍牙iBeacon協定最高可達1~2公尺精準度，但藉由與設備廠的合作調校，已可穩定達到30公分等級的精準度，也讓藍牙定位正式成為繼UWB之後的第二個「公分級」定位技術。至於紅外線/雷射原本就是高精度指向性設備，故也列入「公分級」的標準。
精準度之所以重要是因「室內」不比「室外」，差幾公尺可能就差了個房間，試想，精準度3公尺，亦即誤差3公尺，標的物可能在門內，卻被定於門外，或在3號走道，卻被定於4號走道，差距如此之大，實用性實在不佳，「公分級」精準度可說是室內定位的及格門檻，因此RFID、Wi-Fi、ZigBee已出局。
接著比較「耗電量」，因室內定位須長期連續運作(如人員監控)，高耗電量代表無法製作成穿戴性裝置，即不具備實用性，Wi-Fi即屬於此類，UWB更是超高耗電的技術，而RFID若要作為室內定位，須使用主動式設備，耗電量亦趨近Wi-Fi。紅外線/雷射原本就非作為穿戴之用，故此項目只有藍牙及ZigBee通過標準。
回到實務上最重要的「成本」比較，包含設備成本、施工成本、調校成本，UWB的整體建置成本最高，RFID、Wi-Fi、ZigBee次之，藍牙因功耗低、傳輸量少、穿戴設備普及等因素，成本相對較低，商用導入門檻也較低。
若論行動設備結合度，目前手機必定有配置的晶片只有藍牙及Wi-Fi，RFID仍有半數手機不支援，遑論其他技術；故綜合精準度、耗電量、建置成本、行動設備結合度等比較項目，可知「藍牙」實為室內定位的最佳技術。
訊號處理優劣 定位準確關鍵
上述所比較的是「設備」面的最佳技術，有了設備的訊號做媒介，接下來就是進行訊號處理，並做定位演算，而何種「訊號處理技術」是最佳的呢？最廣為人知的定位演算法是「三角定位」，大部分的訊號處理都是基於三角定位所衍生出來的技術，最主流的有下列幾個：
接收端接到來自不同訊號發射基地台所發出的訊號，因為傳輸距離的不同，會造成不同程度的訊號衰減，藉由所接收到的訊號衰減程度，可計算出接收端與各別基地台的距離，並套上三角定位公式(圖1)，計算出接收端所在的座標。RSSI的缺點很明顯，當室內有任何會造成訊號額外衰減的因素時，計算就會失準，譬如複雜的裝潢、穿梭其中的人潮、變動的室內陳列等等，而這些又都是室內場域最容易發生的狀況，因此RSSI的實用性相當受限，定位精準度也難以提升。
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| 圖1 三角定位概念圖 |
此為精準度最高的技術，接收端配置有指向式天線或天線陣列，藉由不同天線接收同一個發射端傳出的訊號所造成的訊號差異，而計算出發射端相對於接收端的角度，再定義出接收端的平面高度，交匯計算出發射端的座標(圖2)。理論上，只要天線陣列配置得宜，掃描頻率夠高，即可定出精準的座標，且不受室內各種裝潢擺設變更的影響，是泛用性最高的技術；缺點則為發射端與接收端的距離越遠，誤差值越大，且接收端因配置天線陣列，故設備成本較高，且AoA技術難度甚高，少有能夠研發成功者，全球研發成功之公司鳳毛麟角。
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| 圖2 AoA定位概念圖 |
此方法與RSSI類似，藉由接收端接收來自不同訊號發射端的訊號差異，以計算座標，與RSSI不同的是，TOA憑藉的並非訊號的衰減，而是各發射端訊號到達接收端的時間，訊號傳輸需要時間，藉由時間可算出接收端與各別發射端的距離，再套上三角定位公式，計算出接收端所在的座標；缺點是因為訊號傳播速度極快，即使是1微秒(μm)的時間差距，亦會造成數百公尺的距離誤差，所以各設備的時間同步率要求極為嚴苛，實作難度甚高，不甚符合室內定位空間小、成本有限的特性。
此方法為TOA的衍生技術，基本概念也是類似，差別在於計算端改為接收器，藉由多個接收器針對同一個發射端訊號所接收到的時間的不同，計算出各接收器與發射端之間的距離，再代入雙曲線方程式中，以計算出發射端的座標；缺點也與TOA相同，在設備同步性上是個很大的考驗，且室內結構只要略為影響訊號接收，就會造成極大誤差，故難以用於室內場域。
室內定位應用廣 多樣需求急遽浮現
室內定位的應用相當多，自2016年中開始，市場需求明顯增加，預估2018年會有明顯的爆發，以下列舉較為主流的需求領域及應用方式。
醫療長照
醫療長照場域所照護之對象多為自主性不佳或判斷力較弱的個體，此類場域亦可擴及托兒場所，因判斷力較弱，故意外發生率遠高於常人，須配置大量照護人力以做安全監控，惟國內醫療長照從業人員數量有限(尤以長照業最為欠缺)，常難以達到完善的保護，而室內定位系統可於此類場域執行「人員定位追蹤」的功能，藉由受照護者身上配戴定位用的穿戴裝置，即可達到24小時不間斷的位置監控，當靠近危險區域(如戶外、倉庫等)，系統即自動告警，並透過簡訊通知照護人員，第一時間前往查看。
除提供完善的安全防護外，還可藉由受照護者的活動軌跡，作行為模式分析，提供照護人員進行早期關懷、早期治療，而受追蹤標的也不僅只於受照護者，亦可定位照護人員及關鍵醫療設備的位置，以在緊急情況發生時，於第一時間取得必要資源(圖3)。
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| 圖3 針對場域內人員、設備進行追蹤管理，還可記錄移動路徑。 |
一般而言，一個百餘坪的中型長照中心的精準室內定位系統的建置成本約在百萬元左右，成本有限，卻可避免無價的生命損失。
工廠倉儲
大型廠房就像個構造複雜的機器，當有零件運作不順暢，就會影響到整體的效能，而廠房裡調工派遣通常是最大的挑戰，傳統上多以「流程最佳化」來處理，但「既定流程」僅適合用於穩定性高的廠房，針對複雜度較高、變動性較大的廠房，則難以定出合理的流程。
室內定位系統則可於此類場域執行「資產監控」、「設備管理」的功能，將所有設備、搬運車、人員、貨物進行精準定位，管理室可一目了然廠房內的所有事物，並進行最精準的任務分派，舉例來說，當有急迫性的貨物取用需求，管理室即可立刻指派離該貨物最接近的搬運車前往處理，有效提高處理效率。另外，像是廠內移動設備的碰撞警示、貨物的歷史搬運軌跡、人員值班監管等，皆可透過室內定位系統達成，此一應用將是未來智慧廠房的必然趨勢(圖4)。
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| 圖4 進行資產管理(如某貨架之進出貨統計、現存貨量)、設備管理(工具車目前位置與行走路徑)、碰撞警示等。 |
針對不同大小、結構的廠房，系統建置成本亦差距極大，但多落於數百萬元級距內，透過此系統之建置，可提高廠房運作效率、減少人員管理成本、降低設備損壞機率，實為合理之投資。
車站機場
車站機場占地廣大，建築體內結構複雜，動輒數十條報到櫃台、數十個登機門、數個大型停車場，再加上商店街、公共設施林立，常讓旅客失去方向，而室內定位系統可於此類場域提供「路徑指引」的功能，例如室內定位、目標導航等(圖5)，讓旅客降低慌亂情緒、維持出遊興致，而行李定位更可讓旅客安心，另外可做為官方協尋旅客、管理公共設備的工具；而若結合航班資訊、行李識別，還可做到航班倒數、緊急通關、快速提取行李等服務。
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| 圖5 只要輸入欲前往之目的地，即會自動顯示最佳路徑及顯示預計到達時間。 |
近幾年新建的知名國際機場已開始陸續導入定位服務，如香港機場，而國內即將興建的桃園機場三期航廈亦公告有相關的系統規畫。
文化展館
此類別包含博物館、文物展館、消費型展覽等，場域建置之目的多是提供教育學習、互動交流，但至今多數場域的導覽方式仍是透過文字介紹，或是專人解說，即使有導覽設備，也多為傳統的語音導覽，使用不便。
國外許多博物館早已導入室內定位導覽的服務，參觀民眾僅須下載指定的App至手機裡，即可做到「隨到隨看」的效果，甚至還可以在踏到特定的位置時，手機出現擴增實境(AR)的互動遊戲，讓參觀過程變的便利又有趣。
透過定位服務，館方亦可累積各展覽品、各展覽室、各公共設施的參觀使用頻率，針對數字加以分析，可獲得包括顧客喜好、動線規劃、展品選擇等關鍵資訊，大為有利經營改良(圖6)。
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| 圖6 可顯示多個鄰近展品，靠近某一展品時手機自動跳出展品圖文/影音介紹，減少導覽人力成本，增強場域互動性。 |
一般中型博物館的定位系統建置成本多為數百萬元，數字可能低於任一特展的辦理成本，但卻可提供高價值的顧客服務。
智慧建築
建築智慧化已逐漸成為顯學，包括今年以來爆紅的無人商店，亦可視為此類場域，智慧化的關鍵在於「人員定位」及「行為追蹤」，此亦為室內定位系統的專長。
舉例來說，智慧化的辦公大樓，可讓員工進出時自動簽到、自動通關，在員工餐廳用餐可自動扣款，主管可有效掌握下屬所在位置、重要文件位置追蹤，警衛則可作安全巡視簽到。
相關系統也可用於智慧居家，像是人到開燈等自動化設備，都是按照「位置」來作判斷。由於此類型場域眾多，系統建置成本也相差甚大。
VR體感遊戲
虛擬實境(VR)遊戲被視為未來遊戲的趨勢，現今的平面遊戲方式，最終將完全轉為沉浸式的虛擬實境型態，許多科幻電影都曾出現過類似全像投影的遊戲方式，在一個大型的遊戲室裡，玩家到處跑跑跳跳，享受現實不存在特殊場景。
若比較現存的VR遊戲，如主流的PS VR、HTC Vive等，都被限制在一個極小的範圍內移動，超出範圍即無法追蹤位置，也就無法顯示對應的遊戲畫面，但此「範圍限制」終將被打破，依靠的就是超高精準度的無線室內定位系統，如前述的公分級室內定位技術，已有廠商成功開發出以室內定位系統所模擬出的體感遊戲，不採用紅外線、不採用環景攝影機，仍可達到精準定位，此亦證實室內定位技術用於體感遊戲的可行性。
室內定位良窳 眼見為憑見真章
室內定位的應用領域廣泛、想像空間也很大，且多數應用都具備高度商業價值，惟大多需要超高精度的「公分級」室內定位技術始可達成，但擁有此一技術的廠商極少，且無線訊號因容易受到場域內各種物體的干擾，故即使理論可行，實際建置後不堪使用的狀況亦常發生，因此若場域業者有相關需求，必定要眼見為憑，能提供體驗場域者，才是合格的廠商。
(本文作者為天奕科技行銷股份有限公司總經理)