物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)超全解析！定位正在從室外走向室內(nèi)

賈靜靜

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，定位技術(shù)在技術(shù)手段、定位精度、可用性等方面均取得了質(zhì)的飛越，并且逐步從航海、航天、航空、測(cè)繪、軍事、自然災(zāi)害預(yù)防等領(lǐng)域滲透到社會(huì)生活的方方面面，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾獞?yīng)用——如人員搜尋、位置查找、交通管理、車(chē)輛導(dǎo)航與路線規(guī)劃等。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；定位技術(shù)

早在15世紀(jì)，當(dāng)人類(lèi)開(kāi)始探索海洋時(shí)，定位技術(shù)也隨之而生。當(dāng)時(shí)的定位方法十分粗糙，僅僅運(yùn)用航海圖和星象圖確定自身位置。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，定位技術(shù)在技術(shù)手段、定位精度、可用性等方面均取得了質(zhì)的飛越，并且逐步從航海、航天、航空、測(cè)繪、軍事、自然災(zāi)害預(yù)防等領(lǐng)域滲透到社會(huì)生活的方方面面，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾獞?yīng)用——如人員搜尋、位置查找、交通管理、車(chē)輛導(dǎo)航與路線規(guī)劃等。

總體來(lái)說(shuō)，定位可以按照使用場(chǎng)景的不同劃分為室內(nèi)定位和室外定位兩大類(lèi)，因?yàn)閳?chǎng)景不同，需求亦不同，所以采用的定位技術(shù)也不盡相同。

目前，應(yīng)用于室外定位的主流技術(shù)主要包括衛(wèi)星定位和基站定位兩種。

1 衛(wèi)星定位

衛(wèi)星定位即通過(guò)接收衛(wèi)星提供的經(jīng)緯度坐標(biāo)信號(hào)來(lái)進(jìn)行定位，衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要包括美國(guó)全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯（GLONASS）、歐洲伽利略（GALILEO）系統(tǒng)、中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其中GPS是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)最為成熟的衛(wèi)星定位技術(shù)。

GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由空間部分、地面控制部分、用戶(hù)設(shè)備部分組成。

空間部分由24 顆工作衛(wèi)星組成，它們均勻分布在6 個(gè)軌道面上（每個(gè)軌道面4 顆），衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4 顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。

控制部分主要由監(jiān)測(cè)站、主控站、備用主控站、信息注入站構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)GPS衛(wèi)星陣的管理控制。

用戶(hù)設(shè)備部分主要為GPS接收機(jī)，其主要功能是接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，獲得定位信息和觀測(cè)量，經(jīng)數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)定位。

GPS定位即通過(guò)四顆已知位置的衛(wèi)星來(lái)確定GPS接收器的位置。要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶(hù)到衛(wèi)星的距離則通過(guò)紀(jì)錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶(hù)所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘以光速得到（由于大氣層電離層的干擾，這一距離并非用戶(hù)與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距）。

當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡(jiǎn)稱(chēng)偽碼）發(fā)射導(dǎo)航電文。導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時(shí)鐘改正、電離層時(shí)延修正、大氣折射修正等信息。然而，由于用戶(hù)接收機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星載時(shí)鐘并非時(shí)刻同步，因此，除用戶(hù)的三維坐標(biāo)x、y、z外，還要引進(jìn)一個(gè)變量t，即將衛(wèi)星與接收機(jī)之間的時(shí)間差作為未知數(shù)，然后用4個(gè)方程對(duì)這4個(gè)未知數(shù)求解。若想知道接收機(jī)所處的位置，至少要能接收到4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。

衛(wèi)星定位雖然精度高、覆蓋廣，但其成本昂貴、功耗大，并不適合于所有用戶(hù)。GPS定位原理如圖1所示。

2 基站定位

基站定位一般應(yīng)用于手機(jī)用戶(hù)，手機(jī)基站定位服務(wù)又叫做移動(dòng)位置服務(wù)（Location Based Service，LBS），可通過(guò)電信移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)（如GSM網(wǎng)）獲取移動(dòng)終端用戶(hù)的位置信息。

手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備在插入SIM卡開(kāi)機(jī)后，會(huì)主動(dòng)搜索周?chē)幕拘畔ⅲ⑴c基站建立聯(lián)系。在可以搜索到信號(hào)的區(qū)域，手機(jī)可搜索到不止一個(gè)基站，但遠(yuǎn)近程度不同，再進(jìn)行通信時(shí)會(huì)選取距離最近、信號(hào)最強(qiáng)的基站作為通信基站。其余基站并非無(wú)用基站，當(dāng)使用者位置發(fā)生移動(dòng)時(shí)，不同基站的信號(hào)強(qiáng)度亦會(huì)發(fā)生變化。如果基站A的信號(hào)不如基站B強(qiáng)度高，那么手機(jī)為了防止突然間中斷鏈接，會(huì)先和基站B通信，協(xié)調(diào)好通信方式后便會(huì)從A切換到B。而這也解釋了為什么待機(jī)一天，在火車(chē)上比在家里耗電多的原因。

基站定位的原理很簡(jiǎn)單，距離基站越遠(yuǎn)，信號(hào)越差，根據(jù)手機(jī)接收的信號(hào)強(qiáng)度可以大致估計(jì)距離基站的遠(yuǎn)近，當(dāng)手機(jī)同時(shí)搜索到至少三個(gè)基站的信號(hào)時(shí)，大致可以估計(jì)出距離基站的遠(yuǎn)近；基站在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中是唯一確定的，其地理位置也是唯一的，因此可以得到三個(gè)基站（三個(gè)點(diǎn)）與手機(jī)的距離，而根據(jù)三點(diǎn)定位原理，以基站為圓心，距離為半徑，多次畫(huà)圓得到的圓的交點(diǎn)就是手機(jī)的位置。基站“三點(diǎn)定位”原理如圖2所示。

由于基站定位時(shí)，信號(hào)很容易受到干擾，且精度誤差約為150 m，故無(wú)法為開(kāi)車(chē)導(dǎo)航。該方法的定位條件是處在有基站信號(hào)的位置，手機(jī)處于SIM卡注冊(cè)狀態(tài)（飛行模式下開(kāi)WiFi和拔出SIM卡都不行）且必須收到3個(gè)基站的信號(hào)（無(wú)論是否在室內(nèi)）。但定位速度快，一旦有信號(hào)就可以定位，目前主要用途是在沒(méi)有GPS與WiFi的情況下快速大致了解自身的位置。兩種室外定位技術(shù)對(duì)比見(jiàn)表1所列。

GPS和基站定位技術(shù)基本滿(mǎn)足了用戶(hù)在室外場(chǎng)景中對(duì)位置服務(wù)的需求。然而，人的一生當(dāng)中有80%的時(shí)間是在室內(nèi)度過(guò)的，個(gè)人用戶(hù)、服務(wù)機(jī)器人、新型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等大量的定位需求也發(fā)生在室內(nèi)；而室內(nèi)場(chǎng)景受到建筑物的遮擋，GNSS信號(hào)快速衰減，甚至完全拒止，無(wú)法滿(mǎn)足室內(nèi)場(chǎng)景中導(dǎo)航定位的需要。

近年來(lái)，位置服務(wù)的相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)正從室外向室內(nèi)發(fā)展，以提供無(wú)所不在的基于位置的服務(wù)，其主要推動(dòng)力是室內(nèi)位置服務(wù)所能帶來(lái)的巨大應(yīng)用和商業(yè)潛能。許多公司包括OS提供商、服務(wù)提供商及設(shè)備和芯片提供商都在競(jìng)爭(zhēng)這個(gè)市場(chǎng)。

3 室內(nèi)定位應(yīng)用

室內(nèi)定位即通過(guò)技術(shù)手段獲知人們?cè)谑覂?nèi)所處的實(shí)時(shí)位置或者行動(dòng)軌跡。基于這些信息能夠?qū)崿F(xiàn)多種應(yīng)用。

大型商場(chǎng)中的商戶(hù)能夠通過(guò)室內(nèi)定位技術(shù)獲知哪些地方人流量最大，客人們通常會(huì)選擇哪些行動(dòng)路線等，從而更科學(xué)地布置柜臺(tái)或者選擇舉辦促銷(xiāo)活動(dòng)的地點(diǎn)。

客人也可以利用室內(nèi)定位技術(shù)更方便地找到所需購(gòu)買(mǎi)物品的擺放區(qū)域，并獲得前往該處的最佳路線。

家長(zhǎng)不用再擔(dān)心孩子在商場(chǎng)中走失，通過(guò)室內(nèi)定位技術(shù)可以實(shí)時(shí)定位孩子的位置。

公司的管理者則可以運(yùn)用室內(nèi)定位技術(shù)實(shí)時(shí)獲知室內(nèi)的人員狀況，從而更好地優(yōu)化空調(diào)的使用等，達(dá)到節(jié)能減排的目的，還能夠有效提高安全保衛(wèi)水平。

通過(guò)部署室內(nèi)定位技術(shù)，電信運(yùn)營(yíng)商能夠更好地找到室內(nèi)覆蓋的“盲點(diǎn)”和“熱點(diǎn)”區(qū)域，更好地為用戶(hù)提供室內(nèi)通信服務(wù)。

4 室內(nèi)定位面臨的挑戰(zhàn)

與室外定位相比，室內(nèi)定位面臨很多獨(dú)特的挑戰(zhàn)，比如室內(nèi)的環(huán)境動(dòng)態(tài)性很強(qiáng)且種類(lèi)多樣，不同的大廈會(huì)有不同的室內(nèi)布局；室內(nèi)的環(huán)境更加精細(xì)。因此需要更高的精度來(lái)分辨不同的特征。

室內(nèi)定位解決方案主要包括精度、覆蓋范圍、可靠性、成本、功耗、可擴(kuò)展性和響應(yīng)時(shí)間等要素。

精度：不同應(yīng)用對(duì)精度的要求差別很大，比如在超市或倉(cāng)庫(kù)，尋找一個(gè)特定商品可能需要1 m甚至更低的精度，而如果在購(gòu)物中心尋找一個(gè)特定的品牌或餐館，5～10 m的精度就能滿(mǎn)足要求。

覆蓋范圍：覆蓋范圍主要是指一種技術(shù)或解決方案可以在多大范圍內(nèi)提供滿(mǎn)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。

可靠性：一方面，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(lài)的基礎(chǔ)設(shè)施也會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化。如一些大型會(huì)議，參展商會(huì)架設(shè)自己的WiFi熱點(diǎn)，但這些設(shè)施會(huì)動(dòng)態(tài)變換位置，甚至?xí)r開(kāi)時(shí)關(guān)。

成本和復(fù)雜度：成本和復(fù)雜度指標(biāo)涵蓋兩個(gè)方面，一是定位終端的成本，是否可用終端已有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)定位所需的設(shè)施和采集相關(guān)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)備而言，如果功耗大對(duì)設(shè)備電量消耗過(guò)大，就會(huì)在很大程度上限制用戶(hù)的使用。有調(diào)查表明，電池消耗過(guò)快是很多用戶(hù)不開(kāi)啟定位功能的一個(gè)主要因素。因此，若要實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的位置感知，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)解決方案擴(kuò)展到更大覆蓋范圍使用的能力，以及方便地移植到不同環(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，如移動(dòng)用戶(hù)和導(dǎo)航應(yīng)用需要快速的位置更新。

5 蓬勃發(fā)展的室內(nèi)定位技術(shù)

室內(nèi)定位技術(shù)分支多樣，圖3所示為各種室內(nèi)定位方案的對(duì)比。

目前室內(nèi)定位常用的定位方法從原理上主要分為鄰近探測(cè)法、質(zhì)心定位法、多邊定位法、三角定位法、極點(diǎn)法、指紋定位法和航位推算法。不同算法的描述與特點(diǎn)見(jiàn)表2所列。

不同的室內(nèi)定位方法選擇不同的觀測(cè)量，通過(guò)不同的觀測(cè)量提取出算法所需信息。主要觀測(cè)量的簡(jiǎn)要介紹見(jiàn)表3所列。

5.1 WiFi定位技術(shù)

目前WiFi是相對(duì)成熟且應(yīng)用較多的技術(shù)，這幾年有不少公司投入到了該領(lǐng)域。WiFi室內(nèi)定位技術(shù)主要有兩種。

WiFi定位一般采用“近鄰法”判斷，即最靠近哪個(gè)熱點(diǎn)或基站，即認(rèn)為處在什么位置。若附近有多個(gè)信源，則可通過(guò)交叉定位（三角定位）提高定位精度。

由于WiFi已普及，因此無(wú)需鋪設(shè)專(zhuān)門(mén)的設(shè)備用于定位。用戶(hù)在使用智能手機(jī)時(shí)開(kāi)啟WiFi、移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)就可能成為數(shù)據(jù)源。該技術(shù)具有便于擴(kuò)展、可自動(dòng)更新數(shù)據(jù)、成本低等優(yōu)勢(shì)，因此最先實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化。

但WiFi熱點(diǎn)受周?chē)h(huán)境的影響較大，精度較低。為了提高定位精度，部分公司做了WiFi指紋采集，事先記錄巨量確定位置點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，通過(guò)對(duì)比新加入的設(shè)備信號(hào)強(qiáng)度與擁有巨量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)確定位置。由于采集工作需要耗費(fèi)大量人力，且要定期進(jìn)行維護(hù)，導(dǎo)致技術(shù)難以擴(kuò)展。

WiFi定位可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大范圍定位，但精度僅約2 m，無(wú)法精準(zhǔn)定位。因此該方法適用于對(duì)人或車(chē)的定位導(dǎo)航，或醫(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。

5.2 FRID定位

RFID定位的基本原理是通過(guò)一組固定的閱讀器讀取目標(biāo)RFID標(biāo)簽的特征信息（如身份ID、接收信號(hào)強(qiáng)度等），同樣可以采用近鄰法、多邊定位法、接收信號(hào)強(qiáng)度等方法確定標(biāo)簽所在位置。

這種技術(shù)雖然作用距離短（一般最長(zhǎng)為幾十米），但它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級(jí)定位精度的信息，且傳輸范圍大，成本較低。同時(shí)由于其非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)，有望成為優(yōu)選的室內(nèi)定位技術(shù)。

目前，射頻識(shí)別研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)在于理論傳播模型的建立、用戶(hù)的安全隱私和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題。其雖具有標(biāo)識(shí)的體積較小、造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，但由于作用距離近，不具有通信能力，且不便于整合到其他系統(tǒng)中，無(wú)法做到精準(zhǔn)定位，且布設(shè)讀卡器和天線難度大、成本高。

5.3 紅外技術(shù)

紅外線是一種波長(zhǎng)在無(wú)線電波和可見(jiàn)光波之間的電磁波。紅外定位主要包括兩種具體實(shí)現(xiàn)方法。一種是為定位對(duì)象附上一個(gè)會(huì)發(fā)射紅外線的電子標(biāo)簽，通過(guò)室內(nèi)安放的多個(gè)紅外傳感器測(cè)量信號(hào)源的距離或角度，從而計(jì)算出對(duì)象所在的位置。這種方法在空曠的室內(nèi)容易實(shí)現(xiàn)較高精度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外輻射源的被動(dòng)定位，但由于紅外很容易被障礙物遮擋，傳輸距離不長(zhǎng)，因此需要大量部署傳感器，導(dǎo)致硬件和施工成本較高。此外，紅外易受熱源、燈光等干擾，導(dǎo)致定位精度和準(zhǔn)確度下降。該技術(shù)目前主要用于軍事方面，可對(duì)飛行器、坦克、導(dǎo)彈等紅外輻射源進(jìn)行被動(dòng)定位，也可用于室內(nèi)自走機(jī)器人的位置定位。另一種紅外定位方法是紅外織網(wǎng)，即通過(guò)多對(duì)發(fā)射器和接收器織成的紅外線網(wǎng)覆蓋待測(cè)空間，直接對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行定位。這種方式的優(yōu)勢(shì)在于定位對(duì)象無(wú)需攜帶任何終端或標(biāo)簽，隱蔽性強(qiáng)，常用于安防領(lǐng)域。劣勢(shì)在于要實(shí)現(xiàn)精度較高的定位需要部署大量紅外接收和發(fā)射器，成本較高，因此只有高等級(jí)的安防才會(huì)采用此技術(shù)。

5.4 超聲波技術(shù)

超聲波定位目前大多采用反射式測(cè)距法。系統(tǒng)由一個(gè)主測(cè)距器和若干個(gè)電子標(biāo)簽組成，主測(cè)距器可放置于移動(dòng)機(jī)器人本體上，各電子標(biāo)簽放置于室內(nèi)空間的固定位置。

定位過(guò)程：先由上位機(jī)發(fā)送同頻率的信號(hào)給各電子標(biāo)簽，待電子標(biāo)簽接收后反射傳輸給主測(cè)距器，從而確定各電子標(biāo)簽到主測(cè)距器之間的距離，并得到定位坐標(biāo)。

目前，比較流行的基于超聲波室內(nèi)定位的技術(shù)主要有兩種。一種是將超聲波與射頻技術(shù)結(jié)合進(jìn)行定位。由于射頻信號(hào)傳輸速率接近光速，遠(yuǎn)高于射頻速率，因此，可利用射頻信號(hào)先激活電子標(biāo)簽而后使其接收超聲波信號(hào)，利用時(shí)間差的方法測(cè)距。這種技術(shù)成本低，功耗小，精度高。另一種為多超聲波定位技術(shù)。該技術(shù)采用全局定位方法，在移動(dòng)機(jī)器人身上的4個(gè)朝向安裝4個(gè)超聲波傳感器，將待定位空間分區(qū)，由超聲波傳感器測(cè)距形成坐標(biāo)，可從總體上把握數(shù)據(jù)，抗干擾性強(qiáng)，精度高，同時(shí)還可用于解決機(jī)器人迷路問(wèn)題。

超聲波定位精度可達(dá)厘米級(jí)，精度較高。缺陷是超聲波在傳輸過(guò)程中衰減明顯，從而影響其定位有效范圍。

5.5 藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙定位基于信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)指示（Received Signal Strength Indication，RSSI）定位原理，根據(jù)定位端的不同，其定位方式分為網(wǎng)絡(luò)側(cè)定位和終端側(cè)定位兩種。

網(wǎng)絡(luò)側(cè)定位系統(tǒng)由終端（手機(jī)等帶低功耗藍(lán)牙的終端）、藍(lán)牙beacon節(jié)點(diǎn)，藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)，無(wú)線局域網(wǎng)及后端數(shù)據(jù)服務(wù)器構(gòu)成。其具體定位過(guò)程如下：

（1）首先在區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)beacon和藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)；

（2）當(dāng)終端進(jìn)入beacon信號(hào)覆蓋范圍后，終端就能感應(yīng)到beacon的廣播信號(hào)，在某beacon下的RSSI值通過(guò)藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)經(jīng)WiFi網(wǎng)絡(luò)傳送到后端數(shù)據(jù)服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器內(nèi)置的定位算法測(cè)算出終端的具體位置。

終端側(cè)定位系統(tǒng)由終端設(shè)備（如嵌入SDK軟件包的手機(jī)）和beacon組成。其具體定位原理如下：

（1）首先在區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)藍(lán)牙信標(biāo)；

（2）beacon不斷向周?chē)鷱V播信號(hào)和數(shù)據(jù)包；

（3）當(dāng)終端設(shè)備進(jìn)入beacon信號(hào)覆蓋范圍后，測(cè)出其在不同基站下的RSSI值，然后再通過(guò)手機(jī)內(nèi)置的定位算法測(cè)算出具體位置。

終端側(cè)定位一般用于室內(nèi)定位導(dǎo)航、精準(zhǔn)位置營(yíng)銷(xiāo)等用戶(hù)終端；而網(wǎng)絡(luò)側(cè)定位主要用于人員跟蹤定位、資產(chǎn)定位及客流分析等情境。藍(lán)牙定位的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，定位精度與藍(lán)牙信標(biāo)的鋪設(shè)密度及發(fā)射功率有密切關(guān)系。可通過(guò)深度睡眠、免連接、協(xié)議簡(jiǎn)單等方式達(dá)到省電的目的。

5.6 慣性導(dǎo)航技術(shù)

這是一種純客戶(hù)端的技術(shù)，主要利用終端慣性傳感器采集的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，如加速度傳感器、陀螺儀等測(cè)量物體的速度、方向、加速度等信息，基于航位推測(cè)法，經(jīng)過(guò)各種運(yùn)算得到物體的位置信息。隨著行走時(shí)間的增加，慣性導(dǎo)航定位的誤差也在不斷累積，需要外界更高精度的數(shù)據(jù)源對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。所以現(xiàn)在慣性導(dǎo)航一般和WiFi指紋結(jié)合在一起， 每過(guò)一段時(shí)間通過(guò)WiFi請(qǐng)求室內(nèi)位置，以此來(lái)對(duì)MEMS產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正。目前該技術(shù)的商用比較成熟，已在掃地機(jī)器人中得到應(yīng)用。

5.7 超寬帶定位技術(shù)

超寬帶（UWB）技術(shù)是近年來(lái)新興的一項(xiàng)全新的與傳統(tǒng)通信技術(shù)有極大差異的無(wú)線通信新技術(shù)。無(wú)需使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，只通過(guò)發(fā)送和接收具有納秒或微秒級(jí)以下的極窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，從而具有3.1～10.6 GHz量級(jí)帶寬。目前，包括美國(guó)、日本、加拿大等在內(nèi)的國(guó)家都在研究這項(xiàng)技術(shù)，在無(wú)線室內(nèi)定位領(lǐng)域具有良好的前景。

UWB技術(shù)是一種傳輸速率高、發(fā)射功率較低、穿透能力較強(qiáng)且基于極窄脈沖的無(wú)線技術(shù)，無(wú)載波。正是這些優(yōu)點(diǎn)，使得它在室內(nèi)定位中能夠得到較為精確的結(jié)果。

超寬帶定位技術(shù)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)行通信，并利用三角定位或“指紋”定位方式來(lái)確定位置。

超寬帶可用于室內(nèi)精確定位，如戰(zhàn)場(chǎng)士兵的位置發(fā)現(xiàn)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(qiáng)、功耗低、抗干擾效果好、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)。因此，超寬帶技術(shù)可應(yīng)用于室內(nèi)靜止或者移動(dòng)物體以及人的定位跟蹤與導(dǎo)航。根據(jù)不同公司使用的技術(shù)手段或算法不同，精度可保持在0.1～0.5 m范圍內(nèi)。

5.8 LED可見(jiàn)光技術(shù)

可見(jiàn)光是一個(gè)新興領(lǐng)域，通過(guò)對(duì)每個(gè)LED燈進(jìn)行編碼，將ID調(diào)制在燈光上，燈會(huì)不斷發(fā)射自己的ID，可通過(guò)手機(jī)前置攝像頭來(lái)識(shí)別這些編碼。利用所獲取的識(shí)別信息在地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中確定對(duì)應(yīng)的位置信息，完成定位。

根據(jù)燈光到達(dá)的角度進(jìn)一步細(xì)化定位結(jié)果，目前高通公司已達(dá)到了厘米級(jí)定位精度。由于無(wú)需額外部署基礎(chǔ)設(shè)施，終端數(shù)量的擴(kuò)大對(duì)性能沒(méi)有任何影響，可達(dá)到非常高的精度，該技術(shù)被高通公司看好。

目前，北美有很多商場(chǎng)已開(kāi)始使用可見(jiàn)光技術(shù)。用戶(hù)下載應(yīng)用，到達(dá)商場(chǎng)里某一個(gè)貨架后，可通過(guò)檢測(cè)貨架周?chē)臒艄庵獣跃唧w位置，商家通過(guò)此種方法向消費(fèi)者推送商品折扣等信息。

5.9 地磁定位技術(shù)

地球可視為一個(gè)磁偶極，其中一極位于地理北極附近，另一極位于地理南極附近。地磁場(chǎng)包括基本磁場(chǎng)和變化磁場(chǎng)兩部分。基本磁場(chǎng)是地磁場(chǎng)的主要部分，起源于地球內(nèi)部，比較穩(wěn)定，屬于靜磁場(chǎng)。變化磁場(chǎng)包括地磁場(chǎng)的各種短期變化，主要起源于地球內(nèi)部，相對(duì)比較微弱。

現(xiàn)代建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)在局部范圍內(nèi)對(duì)地磁產(chǎn)生干擾，指南針也可能因此受到影響。原則上說(shuō)，非均勻的磁場(chǎng)環(huán)境會(huì)因其路徑不同而產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果。這種被稱(chēng)為IndoorAtlas的定位技術(shù)，正是利用了地磁在室內(nèi)的此種變化進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航，且導(dǎo)航精度已達(dá)到0.1～2 m。

但使用地磁定位技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)航稍顯麻煩，需要先將室內(nèi)樓層平面圖上傳到IndoorAtlas 提供的地圖云中，然后使用其移動(dòng)客戶(hù)端實(shí)地記錄目標(biāo)地點(diǎn)不同方位的地磁場(chǎng)。只有將記錄的地磁數(shù)據(jù)經(jīng)客戶(hù)端上傳至云端，其他人才能夠利用已記錄的地磁進(jìn)行精確的室內(nèi)導(dǎo)航。

百度于2014年戰(zhàn)略投資了地磁定位技術(shù)開(kāi)發(fā)商IndoorAtlas，并于2015年6月宣布在自己的地圖應(yīng)用中使用其地磁定位技術(shù)，將該技術(shù)與WiFi熱點(diǎn)地圖、慣性導(dǎo)航技術(shù)聯(lián)合使用。在宣傳商業(yè)應(yīng)用中，可達(dá)到米級(jí)定位標(biāo)準(zhǔn)，但磁信號(hào)容易受環(huán)境中不斷變化的電、磁信號(hào)源干擾，定位結(jié)果不穩(wěn)定，影響精度。

5.10 視覺(jué)定位

視覺(jué)定位系統(tǒng)可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是通過(guò)移動(dòng)的傳感器（如攝像頭）采集圖像確定該傳感器的位置；另一類(lèi)是固定位置的傳感器確定圖像中待測(cè)目標(biāo)的位置。根據(jù)所選參考點(diǎn)的不同又可分為參考三維建筑模型、圖像、預(yù)部署目標(biāo)、投影目標(biāo)、參考其他傳感器和無(wú)參考等。

參考3D建筑模型和圖像分別是將已有建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)先標(biāo)定的圖像進(jìn)行比對(duì)。而為了提高魯棒性，參考預(yù)部署目標(biāo)使用布置好的特定圖像標(biāo)志（如二維碼）作為參考點(diǎn)；投影目標(biāo)則在參考預(yù)部署目標(biāo)的基礎(chǔ)上在室內(nèi)環(huán)境投影參考點(diǎn)。參考其他傳感器則可融合其他傳感器數(shù)據(jù)以提高精度、覆蓋范圍或魯棒性。

除了以上提及的，目前定位技術(shù)的種類(lèi)多達(dá)幾十甚至上百種，而每種定位技術(shù)都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)和適合的應(yīng)用場(chǎng)景，沒(méi)有絕對(duì)的勝負(fù)之分。根據(jù)不用的需求因地制宜地部署解決方案方為上策。