室內(nèi)定位

除通訊網(wǎng)絡(luò)的蜂窩定位技術(shù)外，常見的室內(nèi)無線定位技術(shù)還有:Wi-Fi、藍牙、紅外線、超寬帶、RFID、ZigBee和超聲波。

l Wi-Fi技術(shù)

通過無線接入點(包括無線路由器)組成的無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)，可以實現(xiàn)復雜環(huán)境中的定位、監(jiān)測和追蹤任務。它以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(無線接入點)的位置信息為基礎(chǔ)和前提，采用經(jīng)驗測試和信號傳播模型相結(jié)合的方式，對已接入的移動設(shè)備進行位置定位，最高精確度大約在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的信號強度合成圖，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接入點通常都只能覆蓋半徑90米左右的區(qū)域，而且很容易受到其他信號的干擾，從而影響其精度，定位器的能耗也較高。

l 藍牙技術(shù)

藍牙通訊是一種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當?shù)乃{牙局域網(wǎng)接入點后，將網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式，并保證藍牙局域網(wǎng)接入點始終是這個微網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備。這樣通過檢測信號強度就可以獲得用戶的位置信息。

藍牙定位主要應用于小范圍定位，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(shè)備，只要設(shè)備的藍牙功能開啟，藍牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M行位置判斷。

不過，對于復雜的空間環(huán)境，藍牙定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號干擾大。

l 紅外線技術(shù)

紅外線技術(shù)室內(nèi)定位是通過安裝在室內(nèi)的光學傳感器，接收各移動設(shè)備(紅外線IR標識)發(fā)射調(diào)制的紅外射線進行定位，具有相對較高的室內(nèi)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，容易受其他燈光干擾，并且紅外線的傳輸距離較短，使其室內(nèi)定位的效果很差。當移動設(shè)備放置在口袋里或者被墻壁遮擋時，就不能正常工作，需要在每個房間、走廊安裝接收天線，導致總體造價較高。

l 超寬帶技術(shù)

超寬帶技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)的定位方法有較大差異，它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，可用于室內(nèi)精確定位，例如:戰(zhàn)場士兵的位置發(fā)現(xiàn)、機器人運動跟蹤等。

超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復雜度低、能夠提高精確定位精度等優(yōu)點，通常用于室內(nèi)移動物體的定位跟蹤或?qū)Ш健?/p>

l RFID技術(shù)

RFID定位技術(shù)利用射頻方式進行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)移動設(shè)備識別和定位的目的。它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級定位精度的信息，且傳輸范圍大、成本較低;不過，由于以下問題未能解決，以RFID定位技術(shù)的適用范圍受到局限。

1. RFID不便于整合到移動設(shè)備之中

2. 作用距離短(一般最長為幾十米)

3. 用戶的安全隱私保護

4. 國際標準化

l ZigBee技術(shù)

ZigBee是一種短距離、低速率的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它介于RFID和藍牙之間，可以通過傳感器之間的相互協(xié)調(diào)通信進行設(shè)備的位置定位。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以ZigBee最顯著的技術(shù)特點是它的低功耗和低成本。

l 超聲波技術(shù)

超聲波定位主要采用反射式測距(發(fā)射超聲波并接收由被測物產(chǎn)生的回波后，根據(jù)回波與發(fā)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確定物體的位置。

超聲波定位整體定位精度較高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(shè)施投資，總體成本較高。

一.室內(nèi)定位技術(shù)的前景

1.未來是移動互聯(lián)的時代

2.移動服務最后一米的機會

人平均80%的時間在室內(nèi)，80%移動電話使用和數(shù)據(jù)連接在室內(nèi)使用。

二.室內(nèi)定位的需求

1.公共安全及應急響應

在緊急情況下，每一個人都想被救援人員精確定位到，大到建筑物的位置，甚至是樓層或者房間號。

2.定位導覽

(1)這建筑物內(nèi)有什么東西。

(2)我辦公室的周圍是誰。

(3)我車放在地下停車場什么位置。

(4)超市里的牛奶在什么位置。

(5)大型商場里面最近的餐館在哪里。

(6)怎么去那里。

3.社交需求

實現(xiàn)名片交換、微博推送、類似微信進行交友互動等等。

4.市場推廣需求

在百貨商場里為客戶提供導購服務。手機會告訴你，提供導購服務，附近有哪些商品在打折。

在旅游景區(qū)、展館、機場、實現(xiàn)定位導覽，進行展品介紹等。機場，可以精確引導用戶辦手續(xù)、指示衛(wèi)生間位置等等。

5.有價值數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)方式應用

室內(nèi)定位是指在室內(nèi)環(huán)境中實現(xiàn)位置定位，主要采用無線通訊、基站定位、慣導定位等多種技術(shù)集成形成一套室內(nèi)位置定位體系，從而實現(xiàn)人員、物體等在室內(nèi)空間中的位置監(jiān)控。

目前我們已經(jīng)能夠看到一些室內(nèi)定位技術(shù)的應用介紹了。據(jù)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(chǔ)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(jīng)在一些地區(qū)加入了室內(nèi)導航功能，此方案主要依靠GPS(室內(nèi)一般也能搜索到2~3顆衛(wèi)星)、wifi信號、手機基站以及根據(jù)一些"盲點"(室內(nèi)無GPS、wifi或基站信號的地方)的具體位置完成室內(nèi)的定位。目前此方案的精度還不是很滿意，所以谷歌后來又發(fā)布了一個叫"Google Maps Floor Plan Marker"的手機應用，號召用戶按照一定的步驟來提高室內(nèi)導航的精度。

谷歌一直在努力解決兩個問題:獲取更多的建筑平面圖;提高室內(nèi)導航的精度。建筑平面圖是室內(nèi)導航的基礎(chǔ)，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"眾包"的方式解決數(shù)據(jù)源的問題，就是鼓勵用戶上傳建筑平面圖。另外，用戶在使用谷歌的室內(nèi)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后為用戶提供更準確的定位服務。

諾基亞方案

諾基亞采用的是HAIP技術(shù)，具體是什么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(xié)議的一部分，這樣只要你的設(shè)備帶有藍牙模塊，就能夠使用這種技術(shù)進行定位。當然，僅有一個藍牙模塊還不能完成定位，還需要在室內(nèi)安裝一種定位發(fā)射臺，通過這兩者之間的通信完成定位。這種發(fā)射臺可以覆蓋100m×100m的范圍，定位精度在30cm~100cm，據(jù)說這種發(fā)射臺還有成本低、功耗低等特點，一臺或多臺都能完成定位。

博通方案

博通公司研制了一種用于室內(nèi)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(shù)來提供室內(nèi)定位系統(tǒng)支持。更強大的是，該芯片可以結(jié)合其它傳感器，例如手機里的陀螺儀、加速度傳感器、方位傳感器等，將你位置的變化實時計算出來，甚至做到?jīng)]有死角。博通公司的如意算盤是將這種芯片內(nèi)置到智能手機里。

IndoorAtlas方案

IndoorAtlas是一家專注于室內(nèi)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(jù)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(shù)進行導航比較麻煩，首先用戶需要上傳建筑平面圖，然后還需要你拿著移動設(shè)備繞室內(nèi)一圈，記錄下各個位置的地磁信號特征，這些信息需要上傳到IndoorAtlas的服務器。最后，你需要使用IndoorAtlas提供的工具包開發(fā)一個應用才能使用定位功能(IndoorAtlas的開發(fā)工具包可以在線申請，不過筆者申請了兩次都沒結(jié)果)。

Qubulus方案

跟IndoorAtlas不同的是，Qubulus公司根據(jù)無線電信號(Radio Signature)來定位。每一個位置的無線電信號數(shù)量、頻度、強度等也是不同的，Qubulus根據(jù)這些差異計算出你的具體位置。使用Qubulus的方案，你同樣需要收集室內(nèi)的無線電信號。Qubulus也提供了開發(fā)工具包，很容易申請下來。開發(fā)工具包里有一個例子，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(xiàn)實生活中路標(landmarks)的思想，正在開發(fā)一個叫做UnLoc的應用。此應用通過感知wifi、3G信號死角，以及一些運動特征，如電梯、樓梯等，并根據(jù)這些位置已知的路標來計算你的位置。當你移動的時候，就根據(jù)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標時，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(jié)點(iBeacon)的信號強度進行定位，目前智慧圖定位產(chǎn)品包括終端側(cè)定位與網(wǎng)絡(luò)側(cè)定位兩種。終端側(cè)定位通過手機檢測無線網(wǎng)絡(luò)信號，進行手機自主定位導航，在手機app中提供了部分室內(nèi)場館(機場及商業(yè)廣場)的室內(nèi)位置服務功能(定位、導航、POI搜索、優(yōu)惠查詢等)。網(wǎng)絡(luò)側(cè)定位由Wi-Fi的無線AP檢測移動設(shè)備的信號，進行定位，主要應用于建筑內(nèi)的客流數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，該模式主要為大型商業(yè)廣場、店鋪、公共文化建筑提供服務。