測量位置在戶外導航系統(tǒng)方面取得了巨大成功，并且強烈要求在室內(nèi)重復使用。能夠在建筑物內(nèi)找到一個人可以通過許多不同的方式提供幫助，從在塔樓找到合適的辦公室到在商店中找到所需的部門甚至特定的產(chǎn)品，或者當你在超市里走動時提供高度針對性的交易。不幸的是，通過GPS，Glonass或即將推出的Galileo系統(tǒng)進行衛(wèi)星定位的技術無法滿足室內(nèi)定位的要求，即使標稱增強的測量精度低至1米，因為接收機難以處理多徑信號而無法看到衛(wèi)星。

歐洲GNSS機構(gòu)（GSA）和Rx Networks的測試使用多星座GNSS測量伽利略在GPS和GLONASS的各種組合中在包括城市峽谷和室內(nèi)在內(nèi)的真實環(huán)境中的性能接收器。雖然使用伽利略或多顆衛(wèi)星有助于戶外城市峽谷，但結(jié)果顯示室內(nèi)性能仍然很差（圖1）。

城市峽谷＃1城市峽谷＃2 GPS 331.9米76.2米GPS + GLONASS 42.9（13） ％）7.6米（10％）GPS +伽利略10.7（3％）5.4米（7％）GPS + GLONASS +伽利略43.0（13％）24.7米（32％）正數(shù)表示GPS改善。

室內(nèi)＃1室內(nèi)＃2 GPS 278.7米70.3 GPS + GLONASS 68.4米（25％）GPS +伽利略24.6米（9％）10.1米（14％）GPS + GLONASS +伽利略64.0米（23％）15.8米（23％）正數(shù)表明GPS改善。

然而，衛(wèi)星覆蓋是一項關鍵技術，Maxim的MAX2769還可在單芯片上覆蓋GPS，GLONASS和Galileo導航衛(wèi)星系統(tǒng)，可集成到可穿戴和便攜式設計中。這種單轉(zhuǎn)換，低IF GNSS接收器采用低功耗SiGe BiCMOS工藝技術，以低成本提供高性能和集成。

芯片內(nèi)置完整的接收器鏈，包括雙輸入LNA和混頻器，其次是圖像抑制濾波器，PGA，VCO，分數(shù)N頻率合成器，晶體振蕩器和多位ADC。該接收器的總級聯(lián)噪聲系數(shù)低至1.4 dB，有助于提高室內(nèi)使用的靈敏度。

MAX2769還通過實現(xiàn)片上單片濾波器，無需外部IF濾波器這些組件構(gòu)成了一個完整的低成本GPS接收器解決方案，采用小尺寸設計，適用于可穿戴設計。集成的delta-sigma小數(shù)N頻率合成器允許以±40 Hz的精度對IF頻率進行編程，同時使用主機系統(tǒng)中可用的任何參考頻率或晶振頻率進行操作，并且數(shù)據(jù)以CMOS邏輯電平或在有限的差分邏輯電平。為了提高這些設備的性能以用于室內(nèi)定位，可以添加其他技術以提高室內(nèi)定位精度。一種方法是使用已經(jīng)存在于許多智能手機中的表面貼裝3軸加速度計，例如飛思卡爾半導體MMA8653，以確定終端的方向。通過從衛(wèi)星位置開始，可以檢測任何曲折和轉(zhuǎn)彎以提供位置的慣性測量。不幸的是，這需要定期進行衛(wèi)星測量，這可能會耗盡手機的電量，并且已經(jīng)顯示出精確度。這也需要室內(nèi)環(huán)境的地圖，這可能是一個問題。

另一種方法是使用本地Wi-Fi無線信號來確定位置。這對天線制造商提出了挑戰(zhàn)，要求結(jié)合GPS和Wi-Fi的不同靈敏度要求。實際上，Antenova M10478等模塊專門設計用于抑制2.4 GHz頻段，以防止干擾并提高GPS接收的準確性。

RADIONOVA M10478 RF天線模塊是一種超緊湊的單一封裝，結(jié)合了RF和用于L1波段GPS和輔助GPS系統(tǒng)的同一模塊上的天線。

圖2：Antenova的Radionova M10478 GPS模塊。

它基于CSR的SiRFstarIV GPS架構(gòu)，但關鍵是它與Antenova的高效天線技術相結(jié)合，為GPS接收提供最佳輻射模式。所有前端和接收器組件都包含在單封裝層壓基板模塊中，提供完整的GPS接收器以實現(xiàn)最佳性能M10478采用1.8 V正電源供電，具有低功耗和多種低功耗模式，可進一步節(jié)省功耗。精確的0.5 ppm TCXO可確保首次定位時間短（TTFF），這對于慣性導航組合至關重要。 M10478由SiRF軟件支持，并通過UART，SPI或I2C主機接口連接到控制器。

圖3：M10478框圖。

同樣來自Telit的JF2是基于SiRF IV GPS芯片的1.8 V模塊。它具有與外部控制器相同的UART，SPI或I2C主機接口，但也經(jīng)過優(yōu)化以連接到Telit蜂窩電話模塊。這提供了輔助GPS功能，該功能使用來自衛(wèi)星的一些數(shù)據(jù)并將其與來自手機桅桿的數(shù)據(jù)相鏈接，以便更快地進行修復。然而，在室內(nèi)這可能會受到缺乏穿透性的影響，特別是對于1800 MHz信號。因此，有幾家新公司爭相提供位置信息，采用多種不同的方法，盡管也存在滿足ISO要求的挑戰(zhàn)。/IEC 24730實時定位系統(tǒng)（RTLS）標準。

去年收購了WiFiSlam后，Apple獲得了一個專利申請，該系統(tǒng)結(jié)合了GPS，Wi-Fi接入點和機載位置數(shù)據(jù)庫。提供室內(nèi)位置信息。這通過將代碼發(fā)送到基于服務器的定位系統(tǒng)來利用多個Wi-Fi接入點來縮小終端的位置。然后，系統(tǒng)估計接入點范圍內(nèi)的其他設備的“存在區(qū)域”。然后使用附近的其他接入點來細化位置信息，尤其是存在區(qū)域中的位置信息。

阿拉巴馬州的Q-Track采用不同的方法，使用1 MHz無線信號提供位置信息。使用低頻率可以更好地穿透地板和墻壁，并且不易受多徑干擾的影響。但是，Q-track技術不使用信號強度來測量發(fā)射器和接收器之間的距離或GPS等飛行時間。相反，它測量信號的相位并使用近場屬性來確定接收器的位置和距發(fā)射器的距離。在戶外，系統(tǒng)精確到15厘米說，公司在室內(nèi)上升到幾米。但是，通過繪制建筑物的射頻環(huán)境，可以將其縮小到40厘米，從而可以準確定位Q-track標簽。

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）增加更多的無線連接，還有其他在不依賴GPS的情況下，在室內(nèi)定位人員和標簽位置的機會。

都柏林的Decawave使用低功率，擴頻GHz脈沖的飛行時間測量，以提供低至10厘米的室內(nèi)精度。這主要用于定位設備而不是可穿戴系統(tǒng)，盡管它用于監(jiān)控健康設備。

DW1000 ScenSor（Seek Control Execute Network Sense Obey Respond）使用與IEEE802.15.4 2011標準相同的超寬帶技術ZigBee使用的數(shù)據(jù)速率高達6.8 Mbit/s，相干接收器設計的射程高達300 m。這種方法不受多徑衰落的影響，因此可以在室內(nèi)情況下的高衰落環(huán)境中進行可靠的通信。

圖4：用于室內(nèi)跟蹤的Decawave DW1000 ScenSor。

結(jié)論

添加室內(nèi)定位可穿戴設備的技術仍然是一個尚待解決的挑戰(zhàn)。 GPS，蜂窩和Wi-Fi等無線技術的結(jié)合為許多（但不是所有）終端提供了一條前進的路線。這也帶來了外形和功耗的挑戰(zhàn)。結(jié)合不同技術并確?；ゲ僮餍院筒桓缮嬉彩窃O計人員必須面對的挑戰(zhàn)。