室内定位:定位技術-中文百科頻道

定位技術

除通訊網絡的蜂窩定位技術外，常見的室内無線定位技術還有：Wi-Fi、藍牙、紅外線、超寬帶、RFID、ZigBee和超聲波。

Wi-Fi技術

通過無線接入點（包括無線路由器）組成的無線局域網絡(WLAN)，可以實現複雜環境中的定位、監測和追蹤任務。它以網絡節點（無線接入點）的位置信息為基礎和前提，采用經驗測試和信号傳播模型相結合的方式，對已接入的移動設備進行位置定位，最高精确度大約在1米至20米之間。如果定位測算僅基于當前連接的Wi-Fi接入點，而不是參照周邊Wi-Fi的信号強度合成圖，則Wi-Fi定位就很容易存在誤差（例如：定位樓層錯誤）。

另外，Wi-Fi接入點通常都隻能複蓋半徑90米左右的區域，而且很容易受到其他信号的幹擾，從而影響其精度，定位器的能耗也較高。

藍牙技術

藍牙通訊是一種短距離低功耗的無線傳輸技術，在室内安裝适當的藍牙局域網接入點後，将網絡配置成基于多用戶的基礎網絡連接模式，并保證藍牙局域網接入點始終是這個微網絡的主設備。這樣通過檢測信号強度就可以獲得用戶的位置信息。

藍牙定位主要應用于小範圍定位，例如：單層大廳或倉庫。對于持有集成了藍牙功能移動終端設備，隻要設備的藍牙功能開啟，藍牙室内定位系統就能夠對其進行位置判斷。

不過，對于複雜的空間環境，藍牙定位系統的穩定性稍差，受噪聲信号幹擾大。

紅外線技術

紅外線技術室内定位是通過安裝在室内的光學傳感器，接收各移動設備（紅外線IR标識）發射調制的紅外射線進行定位，具有相對較高的室内定位精度。

但是，由于光線不能穿過障礙物，使得紅外射線僅能視距傳播，容易受其他燈光幹擾，并且紅外線的傳輸距離較短，使其室内定位的效果很差。當移動設備放置在口袋裡或者被牆壁遮擋時，就不能正常工作，需要在每個房間、走廊安裝接收天線，導緻總體造價較高。

超寬帶技術

超寬帶技術與傳統通信技術的定位方法有較大差異，它不需要使用傳統通信體制中的載波，而是通過發送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數據，可用于室内精确定位，例如：戰場士兵的位置發現、機器人運動跟蹤等。

超寬帶系統與傳統的窄帶系統相比，具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統複雜度低、能夠提高精确定位精度等優點，通常用于室内移動物體的定位跟蹤或導航。

RFID技術

RFID定位技術利用射頻方式進行非接觸式雙向通信交換數據，實現移動設備識别和定位的目的。它可以在幾毫秒内得到厘米級定位精度的信息，且傳輸範圍大、成本較低；不過，由于以下問題未能解決，以RFID定位技術的适用範圍受到局限。

1．RFID不便于整合到移動設備之中

2．作用距離短（一般最長為幾十米）

3．用戶的安全隐私保護

4．國際标準化

ZigBee技術

ZigBee是一種短距離、低速率的無線網絡技術。它介于RFID和藍牙之間，可以通過傳感器之間的相互協調通信進行設備的位置定位。這些傳感器隻需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波将數據從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以ZigBee最顯着的技術特點是它的低功耗和低成本。

超聲波技術

超聲波定位主要采用反射式測距（發射超聲波并接收由被測物産生的回波後，根據回波與發射波的時間差計算出兩者之間的距離），并通過三角定位等算法确定物體的位置。

超聲波定位整體定位精度較高、系統結構簡單，但容易受多徑效應和非視距傳播的影響，降低定位精度；同時，它還需要大量的底層硬件設施投資，總體成本較高。

服務商

室内定位技術主要分基站定位和慣導定位兩種服務商。基站定位服務商主要有：谷歌、諾基亞、TI、蘋果、高德、百度等采用WIFI定位；慣導定位服務商主要有：美國的NAVISEER，龍旗瑞譜科技，上海消防研究所。

目前商用技術基本采用WIFI,RFID等無線通訊基站方案，針對應急救援主要采用慣性導航等技術方案，因為應急救援面對的場所應該都是災害性的，基站無線通訊都屬于癱瘓狀态，還有就是社會成本過高，所以隻能采用慣性導航技術，它無需任何額外的基礎設施或網絡，以無線方式實時輸出人員的行走距離與方向信息，可以實現在各種複雜環境中人員的準确定位，為保證人員的生命安全提供有效的保證。

技術方案

目前我們已經能夠看到一些室内定位技術的應用介紹了。據我所知的有谷歌、諾基亞、博通、IndoorAtals、Qubulus、杜克大學這幾個方案。下面筆者就把它們整理一下，歡迎大家在此基礎上進行指正、補充。

谷歌方案

谷歌手機地圖6.0版的時候已經在一些地區加入了室内導航功能，此方案主要依靠GPS（室内一般也能搜索到2～3顆衛星）、wifi信号、手機基站以及根據一些“盲點”（室内無GPS、wifi或基站信号的地方）的具體位置完成室内的定位。目前此方案的精度還不是很滿意，所以谷歌後來又發布了一個叫“Google Maps Floor Plan Marker”的手機應用，号召用戶按照一定的步驟來提高室内導航的精度。

谷歌一直在努力解決兩個問題：獲取更多的建築平面圖；提高室内導航的精度。建築平面圖是室内導航的基礎，就如同GPS車用導航需要電子導航地圖一樣。谷歌目前想通過“衆包”的方式解決數據源的問題，就是鼓勵用戶上傳建築平面圖。另外，用戶在使用谷歌的室内導航時，谷歌會收集一些GPS、wifi、基站等信息，通過服務器進行處理分析之後為用戶提供更準确的定位服務。

諾基亞方案

諾基亞采用的是HAIP技術，具體是什麼筆者也沒能查到更多的資料，不過諾基亞正在努力使它成為藍牙協議的一部分，這樣隻要你的設備帶有藍牙模塊，就能夠使用這種技術進行定位。當然，僅有一個藍牙模塊還不能完成定位，還需要在室内安裝一種定位發射台，通過這兩者之間的通信完成定位。這種發射台可以複蓋100m×100m的範圍，定位精度在30cm～100cm，據說這種發射台還有成本低、功耗低等特點，一台或多台都能完成定位。

博通方案

博通公司研制了一種用于室内定位的新芯片（BCM4752），具備三維定位功能（即你所在位置的高度也算出來）。這種芯片可以通過wifi、藍牙或NFC等技術來提供室内定位系統支持。更強大的是，該芯片可以結合其它傳感器，例如手機裡的陀螺儀、加速度傳感器、方位傳感器等，将你位置的變化實時計算出來，甚至做到沒有死角。博通公司的如意算盤是将這種芯片内置到智能手機裡。

IndoorAtlas方案

IndoorAtlas是一家專注于室内導航解決方案的公司，剛成立不久。IndoorAtlas的方案基于地球磁場，依據是每一個具體位置的磁場信息都不一樣。不過使用這種技術進行導航比較麻煩，首先用戶需要上傳建築平面圖，然後還需要你拿着移動設備繞室内一圈，記錄下各個位置的地磁信号特征，這些信息需要上傳到IndoorAtlas的服務器。最後，你需要使用IndoorAtlas提供的工具包開發一個應用才能使用定位功能（IndoorAtlas的開發工具包可以在線申請，不過筆者申請了兩次都沒結果）。

Qubulus方案

跟IndoorAtlas不同的是，Qubulus公司根據無線電信号（Radio Signature）來定位。每一個位置的無線電信号數量、頻度、強度等也是不同的，Qubulus根據這些差異計算出你的具體位置。使用Qubulus的方案，你同樣需要收集室内的無線電信号。Qubulus也提供了開發工具包，很容易申請下來。開發工具包裡有一個例子，可以使用Eclipse直接編譯通過。

杜克大學方案

杜克大學則借助現實生活中路标（landmarks）的思想，正在開發一個叫做UnLoc的應用。此應用通過感知wifi、3G信号死角，以及一些運動特征，如電梯、樓梯等，并根據這些位置已知的路标來計算你的位置。當你移動的時候，就根據其他感應器（陀螺儀、加速度傳感器、方位傳感器等）來跟蹤你的位置。這一過程精度會逐漸降低，但當你到達下一個路标時，位置就會被校準。

智慧圖方案

北京智慧圖科技有限責任公司通過檢測Wi-Fi、藍牙節點（iBeacon）的信号強度進行定位，目前智慧圖定位産品包括終端側定位與網絡側定位兩種

。終端側定位通過手機檢測無線網絡信号，進行手機自主定位導航，在手機app中提供了部分室内場館（機場及商業廣場）的室内位置服務功能（定位、導航、POI搜索、優惠查詢等）。網絡側定位由Wi-Fi的無線AP檢測移動設備的信号，進行定位，主要應用于建築内的客流數據統計分析，該模式主要為大型商業廣場、店鋪、公共文化建築提供服務。