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(shí)作為移動(dòng)點(diǎn)，發(fā)射調(diào)制的紅外射線，通過(guò)安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器接收進(jìn)行定位;第二種是通過(guò)多對(duì)發(fā)射器和接收器織紅外線網(wǎng)覆蓋待測(cè)空間，直接對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)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(duì)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(shí)被遮擋時(shí)就無(wú)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(zhǎng)，使其在布局上，無(wú)論哪種方式，都需要在每個(gè)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(shí)驗(yàn)室對(duì)簡(jiǎn)單物體的軌跡精確定位記錄以及室內(nèi)自走機(jī)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(cè)距系統(tǒng)而開(kāi)發(fā)，由若干個(gè)應(yīng)答器和主測(cè)距器組成：主測(cè)距器放置在被測(cè)物體上，向位置固定的應(yīng)答器發(fā)射同無(wú)線電信號(hào)，應(yīng)答器在收到信號(hào)后向主測(cè)距器發(fā)射超聲波信號(hào)，利用反射式測(cè)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(dá)到了厘米級(jí)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一定的穿透性而且超聲波本身具有很強(qiáng)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(chǎng)合，加上反射測(cè)距時(shí)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(jì)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(wú)人車間的物品定位。

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　　3、射頻識(shí)別（RFID）室內(nèi)定位技術(shù)

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

　　射頻識(shí)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(jí)定位精度的信息，且由于電磁場(chǎng)非視距等優(yōu)點(diǎn)，傳輸范圍很大，而且標(biāo)識(shí)的體積比較小，造價(jià)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化都不夠完善。

　　射頻識(shí)別室內(nèi)定位已經(jīng)被倉(cāng)庫(kù)、工廠、商場(chǎng)廣泛使用在貨物、商品流轉(zhuǎn)定位上。

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　　4、藍(lán)牙室內(nèi)定位技術(shù)

　　藍(lán)牙室內(nèi)技術(shù)是利用在室內(nèi)安裝的若干個(gè)藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)，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(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微微網(wǎng)（piconet）的主設(shè)備，然后通過(guò)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度對(duì)新加入的盲節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三角定位。

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

　　藍(lán)牙室內(nèi)定位主要應(yīng)用于對(duì)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(kāi)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(guò)移動(dòng)設(shè)備和三個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度，通過(guò)差分算法，來(lái)比較精準(zhǔn)地對(duì)人和車輛的進(jìn)行三角定位。另一種是事先記錄巨量的確定位置點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，通過(guò)用新加入的設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度對(duì)比擁有巨量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)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(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大范圍定位、監(jiān)測(cè)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(dá)到2米左右，無(wú)法做到精準(zhǔn)定位。由于Wi-Fi路由器和移動(dòng)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(duì)人或者車的定位導(dǎo)航，可以于醫(yī)療機(jī)構(gòu)、主題公園、工廠、商場(chǎng)等各種需要定位導(dǎo)航的場(chǎng)合。

　　6、ZigBee室內(nèi)定位技術(shù)

　　ZigBee室內(nèi)定位技術(shù)通過(guò)若干個(gè)待定位的盲節(jié)點(diǎn)和一個(gè)已知位置的參考節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間形成組網(wǎng)，每個(gè)微小的盲節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)調(diào)通信以實(shí)現(xiàn)全部定位。

　　ZigBee是一種新興的短距離、低速率無(wú)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(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，作為一個(gè)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(hào)傳輸受多徑效應(yīng)和移動(dòng)的影響都很大，而且定位精度取決于信道物理品質(zhì)、信號(hào)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(diǎn)和橋節(jié)點(diǎn)，與新加入的盲節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，并利用三角定位或者“指紋”定位方式來(lái)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(guò)發(fā)送和接收具有納秒或納秒級(jí)以下的極窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，因此具有GHz量級(jí)的帶寬。由于超寬帶定位技術(shù)具有穿透力強(qiáng)、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(diǎn)，前景相當(dāng)廣闊。但由于新加入的盲節(jié)點(diǎn)也需要主動(dòng)通信使得功耗較高，而且事先也需要布局，使得成本還無(wú)法降低。

　　超寬帶室內(nèi)定位可用于各個(gè)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(kù)停車導(dǎo)航、礦井人員定位、貴重物品倉(cāng)儲(chǔ)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(jí)（精度10m）和辦公室隔間級(jí)（精度1至2米），INEMO通過(guò)用戶攜帶的節(jié)點(diǎn)與鄰近房間Beacon節(jié)點(diǎn)的信息交互，由信號(hào)強(qiáng)度判斷出用戶所處的房間。

　　這一技術(shù)的成本固然降下來(lái)了，但是，它的精度和其他性能也降下來(lái)了，在一些特殊的場(chǎng)合可能能夠相對(duì)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(chǎng)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(lái)又制定了iBeacon認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)備在全球推行。它的Beacon節(jié)點(diǎn)配備有低功耗藍(lán)牙（BLE）通信功能的設(shè)備，工作時(shí)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(hào)的應(yīng)用軟件會(huì)根據(jù)該ID含有的信息進(jìn)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(lán)牙相比于之前的傳統(tǒng)藍(lán)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(duì)實(shí)際的產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在得出的報(bào)告中，電池的壽命一般能維持在1到24個(gè)月。

　　可由于他巨大的成本投資，繁雜的部署和運(yùn)維過(guò)程，以及在非理想的條件下，有報(bào)告稱其誤差達(dá)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(gè)剛起步到一定程度后便進(jìn)入瓶頸狀態(tài)的尷尬階段。

　?。ㄈ┲Z基亞的HAIP技術(shù)

　　該項(xiàng)技術(shù)融入藍(lán)牙，計(jì)劃成為其協(xié)議的一部分，當(dāng)完成這一預(yù)期目標(biāo)時(shí)，只要你的設(shè)備帶有藍(lán)牙模塊，就能夠使用這種技術(shù)進(jìn)行定位，藍(lán)牙會(huì)配合在室內(nèi)安裝的一種定位發(fā)射臺(tái)，通過(guò)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(dá)到一米以下，辦公室環(huán)境里甚至可以達(dá)到30厘米，而且不受環(huán)境因素影響。一個(gè)發(fā)射臺(tái)可以覆蓋100米的距離，在較高的屋頂安裝，覆蓋范圍可以達(dá)到1000平方米。低功耗的特點(diǎn)也非常的突出，發(fā)射臺(tái)使用一般的鈕扣電池就可以使用兩年以上。

　　由于藍(lán)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(shí)現(xiàn)精度上的達(dá)標(biāo)，就要在裝配，運(yùn)行維護(hù)方面進(jìn)行大量長(zhǎng)期的投入，并且在大型商場(chǎng)，多層地下車庫(kù)，軍事場(chǎng)地等主要環(huán)境非常復(fù)雜多變的地方，由于可能會(huì)出現(xiàn)多層混凝土之類的結(jié)構(gòu)，即使發(fā)射臺(tái)安裝在屋頂上也一樣可能無(wú)法保證精度。而直至現(xiàn)在，該技術(shù)也沒(méi)有什么明顯的跡象付諸實(shí)施，該技術(shù)也似乎被暫時(shí)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(cè)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(hào)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(duì)精度的要求不同的應(yīng)用差別很大，比如在超市或倉(cāng)庫(kù)找一個(gè)特定的商品可能需要1米甚至更低的精度，如果在購(gòu)物中心尋找一個(gè)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(gè)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(dòng)態(tài)性很強(qiáng)，會(huì)經(jīng)常發(fā)生改變，比如商場(chǎng)的設(shè)置和隔斷會(huì)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(huì)經(jīng)常發(fā)生變化。舉個(gè)例子，一些大型的會(huì)議，參展商會(huì)架設(shè)自己的WiFi熱點(diǎn)，這些設(shè)施會(huì)動(dòng)態(tài)變化位置，甚至有時(shí)開(kāi)有時(shí)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(huì)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(gè)方面。一個(gè)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(hù)的成本及其復(fù)雜度，包括布局與維護(hù)定位所需要的設(shè)施和采集相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　功耗：定位所產(chǎn)生的功耗是一個(gè)很重要的指標(biāo)尤其對(duì)使用電池的移動(dòng)設(shè)備，如果功耗大很快使設(shè)備沒(méi)電了，就限制了用戶的使用。有調(diào)查表明，電池消耗過(guò)快是很多用戶不開(kāi)啟定位功能的一個(gè)主要因素。所以，如果要實(shí)現(xiàn)隨時(shí)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(kuò)展性：可擴(kuò)展性指一個(gè)解覺(jué)方案擴(kuò)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(shí)間：系統(tǒng)給出一個(gè)位置更新所需的時(shí)間是響應(yīng)時(shí)間，不同的應(yīng)用需求不同，比如移動(dòng)用戶和導(dǎo)航應(yīng)用需要快的位置更新。