七大室內(nèi)定位技術(shù)

　　1、紅外線定位技術(shù)

　　紅外線室內(nèi)定位有兩種，第一種是被定位目標(biāo)使用紅外線IR標(biāo)識作為移動點，發(fā)射調(diào)制的紅外射線，通過安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器接收進行定位;第二種是通過多對發(fā)射器和接收器織紅外線網(wǎng)覆蓋待測空間，直接對運動目標(biāo)進行定位。

　　紅外線的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，用于室內(nèi)定位精度相對較高，但是由于紅外線只能視距傳播，穿透性極差（可以參考家里的電視遙控器），當(dāng)標(biāo)識被遮擋時就無法正常工作，也極易受燈光、煙霧等環(huán)境因素影響明顯。加上紅外線的傳輸距離不長，使其在布局上，無論哪種方式，都需要在每個遮擋背后、甚至轉(zhuǎn)角都安裝接收端，布局復(fù)雜，使得成本提升，而定位效果有限。

　　紅外線室內(nèi)定位技術(shù)比較適用于實驗室對簡單物體的軌跡精確定位記錄以及室內(nèi)自走機器人的位置定位。

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　　2、超聲波室內(nèi)定位技術(shù)

　　超聲波室內(nèi)定位系統(tǒng)是基于超聲波測距系統(tǒng)而開發(fā)，由若干個應(yīng)答器和主測距器組成：主測距器放置在被測物體上，向位置固定的應(yīng)答器發(fā)射同無線電信號，應(yīng)答器在收到信號后向主測距器發(fā)射超聲波信號，利用反射式測距法和三角定位等算法確定物體的位置。

　　超聲波室內(nèi)定位整體精度很高，達到了厘米級，結(jié)構(gòu)相對簡單，有一定的穿透性而且超聲波本身具有很強的抗干擾能力，但是超聲波在空氣中的衰減較大，不適用于大型場合，加上反射測距時受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，造成需要精確分析計算的底層硬件設(shè)施投資，成本太高。

　　超聲波定位技術(shù)在數(shù)碼筆上已經(jīng)被廣泛利用，而海上探礦也用到了此類技術(shù)，室內(nèi)定位技術(shù)還主要用于無人車間的物品定位。

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　　3、射頻識別（RFID）室內(nèi)定位技術(shù)

　　射頻識別室內(nèi)定位技術(shù)利用射頻方式，固定天線把無線電信號調(diào)成電磁場，附著于物品的標(biāo)簽進過磁場后感應(yīng)電流生成把數(shù)據(jù)傳送出去，以多對雙向通信交換數(shù)據(jù)以達到識別和三角定位的目的。（感應(yīng)門禁卡和商場防盜系統(tǒng)用的就是這種技術(shù)）

　　射頻識別室內(nèi)定位技術(shù)作用距離很近，但它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級定位精度的信息，且由于電磁場非視距等優(yōu)點，傳輸范圍很大，而且標(biāo)識的體積比較小，造價比較低。但其不具有通信能力，抗干擾能力較差，不便于整合到其他系統(tǒng)之中，且用戶的安全隱私保障和國際標(biāo)準(zhǔn)化都不夠完善。

　　射頻識別室內(nèi)定位已經(jīng)被倉庫、工廠、商場廣泛使用在貨物、商品流轉(zhuǎn)定位上。

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　　4、藍牙室內(nèi)定位技術(shù)

　　藍牙室內(nèi)技術(shù)是利用在室內(nèi)安裝的若干個藍牙局域網(wǎng)接入點，把網(wǎng)絡(luò)維持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微網(wǎng)（piconet）的主設(shè)備，然后通過測量信號強度對新加入的盲節(jié)點進行三角定位。

　　藍牙室內(nèi)定位技術(shù)最大的優(yōu)點是設(shè)備體積小、短距離、低功耗，容易集成在手機等移動設(shè)備中。只要設(shè)備的藍牙功能開啟，就能夠?qū)ζ溥M行定位。藍牙傳輸不受視距的影響，但對于復(fù)雜的空間環(huán)境，藍牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號干擾大且在于藍牙器件和設(shè)備的價格比較昂貴。

　　藍牙室內(nèi)定位主要應(yīng)用于對人的小范圍定位，例如單層大廳或商店?，F(xiàn)在已經(jīng)被某些廠商開始用于LBS推廣。

　　5、Wi-Fi室內(nèi)定位技術(shù)

　　Wi-Fi定位技術(shù)有兩種，一種是通過移動設(shè)備和三個無線網(wǎng)絡(luò)接入點的無線信號強度，通過差分算法，來比較精準(zhǔn)地對人和車輛的進行三角定位。另一種是事先記錄巨量的確定位置點的信號強度，通過用新加入的設(shè)備的信號強度對比擁有巨量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，來確定位置（“指紋”定位）。

　　Wi-Fi定位可以在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)實現(xiàn)復(fù)雜的大范圍定位、監(jiān)測和追蹤任務(wù)，總精度比較高，但是用于室內(nèi)定位的精度只能達到2米左右，無法做到精準(zhǔn)定位。由于Wi-Fi路由器和移動終端的普及，使得定位系統(tǒng)可以與其他客戶共享網(wǎng)絡(luò)，硬件成本很低，而且Wi-Fi的定位系統(tǒng)可以降低了射頻（RF）干擾可能性。

　　Wi-Fi定位適用于對人或者車的定位導(dǎo)航，可以于醫(yī)療機構(gòu)、主題公園、工廠、商場等各種需要定位導(dǎo)航的場合。

　　6、ZigBee室內(nèi)定位技術(shù)

　　ZigBee室內(nèi)定位技術(shù)通過若干個待定位的盲節(jié)點和一個已知位置的參考節(jié)點與網(wǎng)關(guān)之間形成組網(wǎng)，每個微小的盲節(jié)點之間相互協(xié)調(diào)通信以實現(xiàn)全部定位。

　　ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，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)從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點，作為一個低功耗和低成本的通信系統(tǒng)，ZigBee的工作效率非常高。但ZigBee的信號傳輸受多徑效應(yīng)和移動的影響都很大，而且定位精度取決于信道物理品質(zhì)、信號源密度、環(huán)境和算法的準(zhǔn)確性，造成定位軟件的成本較高，提高空間還很大。

　　ZigBee室內(nèi)定位已經(jīng)被很多大型的工廠和車間作為人員在崗管理系統(tǒng)所采用。

　　7、超寬帶室內(nèi)定位技術(shù)

　　超寬帶定位技術(shù)是一種全新的、與傳統(tǒng)通信定位技術(shù)有極大差異的新技術(shù)。它利用事先布置好的已知位置的錨節(jié)點和橋節(jié)點，與新加入的盲節(jié)點進行通訊，并利用三角定位或者“指紋”定位方式來確定位置。

　　超寬帶通信不需要使用傳統(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)，因此具有GHz量級的帶寬。由于超寬帶定位技術(shù)具有穿透力強、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點，前景相當(dāng)廣闊。但由于新加入的盲節(jié)點也需要主動通信使得功耗較高，而且事先也需要布局，使得成本還無法降低。

　　超寬帶室內(nèi)定位可用于各個領(lǐng)域的室內(nèi)精確定位和導(dǎo)航，包括人和大型物品，例如汽車地庫停車導(dǎo)航、礦井人員定位、貴重物品倉儲等。

　　室內(nèi)定位的常用算法

　?。ㄒ唬┱憬髮W(xué)的INEMO系統(tǒng)

　　該種技術(shù)據(jù)稱有兩種方案，綜合房間級（精度10m）和辦公室隔間級（精度1至2米），INEMO通過用戶攜帶的節(jié)點與鄰近房間Beacon節(jié)點的信息交互，由信號強度判斷出用戶所處的房間。

　　這一技術(shù)的成本固然降下來了，但是，它的精度和其他性能也降下來了，在一些特殊的場合可能能夠相對有效的使用，但在室內(nèi)定位技術(shù)大范圍有效應(yīng)用的市場需求下，并不能滿足用戶，也就因此而不為人知了。

　?。ǘ┨O果公司的iBeacon

　　iBeacon是由蘋果公司于2013年推出的室內(nèi)定位系統(tǒng)，后來又制定了iBeacon認證標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)備在全球推行。它的Beacon節(jié)點配備有低功耗藍牙（BLE）通信功能的設(shè)備，工作時使用BLE技術(shù)向周圍發(fā)送自己特有的ID，接收到相應(yīng)信號的應(yīng)用軟件會根據(jù)該ID含有的信息進行處理，從而能夠?qū)崿F(xiàn)判斷位置，投放廣告之類的功能。

　　低功耗藍牙相比于之前的傳統(tǒng)藍牙技術(shù)在功耗和效率方面有顯著提高，有多家不同的iBeacon廠商對實際的產(chǎn)品進行實驗，在得出的報告中，電池的壽命一般能維持在1到24個月。

　　可由于他巨大的成本投資，繁雜的部署和運維過程，以及在非理想的條件下，有報告稱其誤差達到5m左右的消息的出現(xiàn)，都使得該系統(tǒng)的大規(guī)模推行處在一個剛起步到一定程度后便進入瓶頸狀態(tài)的尷尬階段。

　?。ㄈ┲Z基亞的HAIP技術(shù)

　　該項技術(shù)融入藍牙，計劃成為其協(xié)議的一部分，當(dāng)完成這一預(yù)期目標(biāo)時，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，藍牙會配合在室內(nèi)安裝的一種定位發(fā)射臺，通過這兩者之間的通信完成定位。據(jù)諾基亞的官方消息，該技術(shù)的準(zhǔn)確度和精度可靠性比WLAN有一定的提高，可以達到一米以下，辦公室環(huán)境里甚至可以達到30厘米，而且不受環(huán)境因素影響。一個發(fā)射臺可以覆蓋100米的距離，在較高的屋頂安裝，覆蓋范圍可以達到1000平方米。低功耗的特點也非常的突出，發(fā)射臺使用一般的鈕扣電池就可以使用兩年以上。

　　由于藍牙基站的不普及，這樣就造成室內(nèi)精確定位成本較高，如果要實現(xiàn)精度上的達標(biāo)，就要在裝配，運行維護方面進行大量長期的投入，并且在大型商場，多層地下車庫，軍事場地等主要環(huán)境非常復(fù)雜多變的地方，由于可能會出現(xiàn)多層混凝土之類的結(jié)構(gòu)，即使發(fā)射臺安裝在屋頂上也一樣可能無法保證精度。而直至現(xiàn)在，該技術(shù)也沒有什么明顯的跡象付諸實施，該技術(shù)也似乎被暫時冷落了。

　　其他的室內(nèi)定位系統(tǒng)例如微軟研發(fā)中心的Radar系統(tǒng)，早期的采用超聲波技術(shù)和三角測量定位技術(shù)的ActiveBat定位系統(tǒng)，MIT的Cricket位置支持系統(tǒng)以及高通的Gimbal等等系統(tǒng)基本上也都是采用電磁波，紅外線，超聲波等介質(zhì)，信號類型和算法也基本上同門同類。

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　　室內(nèi)定位解決方案的要求

　　精度：對精度的要求不同的應(yīng)用差別很大，比如在超市或倉庫找一個特定的商品可能需要1米甚至更低的精度，如果在購物中心尋找一個特定的品牌或餐館，5-10米的精度就能滿足要求。

　　覆蓋范圍：覆蓋范圍主要是指一個技術(shù)和解決方案可以在多大的范圍內(nèi)提供滿足精度的覆蓋。有些技術(shù)需要相應(yīng)或?qū)Ｓ玫幕A(chǔ)設(shè)施支撐并結(jié)合相應(yīng)的定位終端使用，這樣它的覆蓋就只是布局了相應(yīng)技術(shù)的環(huán)境范圍。

　　可靠性：前面提到室內(nèi)環(huán)境動態(tài)性很強，會經(jīng)常發(fā)生改變，比如商場的設(shè)置和隔斷會經(jīng)常發(fā)生變化。另一方面，定位所依賴的基礎(chǔ)設(shè)施也會經(jīng)常發(fā)生變化。舉個例子，一些大型的會議，參展商會架設(shè)自己的WiFi熱點，這些設(shè)施會動態(tài)變化位置，甚至有時開有時關(guān)，如果定位技術(shù)是基于WiFi的，可靠的系統(tǒng)應(yīng)該不會受到這些因素的影響。

　　成本和復(fù)雜度：成本和復(fù)雜度指標(biāo)涵蓋兩個方面。一個是定位終端的成本，是不是可以用終端已有的硬件而不添加新的硬件。另一方面是布局和維護的成本及其復(fù)雜度，包括布局與維護定位所需要的設(shè)施和采集相關(guān)的數(shù)據(jù)庫。

　　功耗：定位所產(chǎn)生的功耗是一個很重要的指標(biāo)尤其對使用電池的移動設(shè)備，如果功耗大很快使設(shè)備沒電了，就限制了用戶的使用。有調(diào)查表明，電池消耗過快是很多用戶不開啟定位功能的一個主要因素。所以，如果要實現(xiàn)隨時隨地的位置感知，必須降低定位所增加的設(shè)備額外功耗。

　　可擴展性：可擴展性指一個解覺方案擴展到更大的覆蓋范圍使用的能力，和方便地移植到不同的環(huán)境和應(yīng)用的能力。

　　響應(yīng)時間：系統(tǒng)給出一個位置更新所需的時間是響應(yīng)時間，不同的應(yīng)用需求不同，比如移動用戶和導(dǎo)航應(yīng)用需要快的位置更新。