室內定位技術綜述及其應用領域和發展前景探究

對于室外環境，GNSS、GPS及我國的北斗衛星導航系統基本能滿足用戶在室外場景中對基于位置服務的需求。而在室內環境下衛星信號無法穿透墻體，因此室內成為衛星定位系統的盲區。因此，Wi-Fi、藍牙和超寬帶等室內定位技術成為工業界與學術界研究的熱點。但是，由于室內場景的復雜性和多樣性，不同的室內定位技術也具有不同的缺點和局限性，尚未形成與GNSS類似的普適解決方案。

1　室內定位技術綜述

紅外線定位是通過在待定位目標上安裝紅外線發射器，該發射器能發射具有惟一身份標識的信號，在室內各個方向上布置紅外線接收器。各個接收器都與控制中心相連，通過控制中心的計算分析后得以定位。紅外線技術的定位精度較高，但紅外線的傳播距離較短，只能在視距內傳播，系統成本較高，這些缺陷在一定程度上限制了它的發展。

超聲波定位依據回波與發射波之間的時間差得到待測點和參考點之間的距離，通過三個及以上待測點到參考點之間的距離結合三角定位或其他算法得到待測點在室內的二維坐標。這種定位技術有很高的定位精度，但由于需要在定位空間布置大量的測量設備，使其有較高的定位成本。

藍牙技術通過計算移動終端接收已知高度的發射天線所發射的信號的角度，或者根據藍牙信號強度定位。這種定位技術的優點在于：設備體積小，易于集成在手持終端設備中，且定位精度較高。其易于普及，但在復雜的室內環境中，其定位精度受外界的干擾較大，穩定性有待提高。

WLAN 定位主要是分為兩個階段：離線采集階段和在線定位階段。此外，一些較著名的IT公司在其研發的室內定位產品中也用到 WLAN 技術。現有的 WLAN 技術定位精度雖然一般，但由于WiFi設備廣泛部署于人們周圍，使其擁有良好的應用前景。

射頻定位技術是利用射頻信號進行非接觸式雙向通信，從而獲得目標位置的相關信息。2003年，密歇根州立大學Lionel M .Ni 提出基于 RFID 的 LANDMARC 室內定位系統。由于射頻信號傳輸范圍大、非視距、非接觸式等優點，而且定位的成本較低，所以近年來被較多的應用。但由于其傳輸距離短，不具備通信能力等缺陷，使其在發展中受到限制。

總之，雖然國內定位技術眾多，但是仍有一些問題亟待解決，如每一種定位技術都難以適用于所有室內場合，墻壁、家具等會導致信號推算距離的精度降低，基于指紋定位的方法精度受節點密度的限制，會造成計算復雜度的劇烈增加，導致定位過程實現慢。

2　室內定位技術的應用領域

2.1　基于位置服務的發展方向

伴隨社交網絡而出現的LBS(LocationBasedService)能夠根據人們日常的生活規律打造個性化的生活方式。而室內定位技術的發展，能進一步完善基于位置服務，能幫助人們完成各種繁雜、耗時的任務。這些解決方案和應用將是基于位置服務行業未來的發展方向，并將統領整個市場。

2.2　主流應用場景

室內定位的主流應用場景主要分為兩類∶針對消費級的服務和針對專業領域的服務。前者主要包括商場導購、停車場尋車、家人防走散、LBS交友、展廳自助導游等；后者則包括人流監控和分析、智慧倉儲和物流、人員資產管理、緊急救援和應急應需等。隨著技術日臻完善，室內定位技術將在日常消費、展館導航等生活領域、智能景區及智慧社區等行業應用領域，以及地鐵等地下廊道公共安全領域發揮重要作用。

2.3　創新應用方向

2.3.1基于北斗的室內外定位一體化無縫轉換

通過室內外定位一體化無縫轉換過渡技術，建立基于北斗的室內外無縫定位及位置服務平臺，充分實現不同場所下的定位方式切換，提升平臺定位精度的同時，擴展定位廣度，從而達到位置服務應用在高精度定位、持續無縫定位上的雙向拓展。

2.3.2多源異構數據融合、更新技術

目前，室內定位應用已實現二三維地圖數據、全景數據、導航數據的地圖接入，傾斜攝影數據相關應用也在研究當中。隨著數據內容的豐富，利用多源異構數據融合與更新，以實現室內地圖的坐標體系相互轉換、室內定位數據與室外數據的結合與表達一致性、不同數據間的無縫切換將成為下一步研究熱點。

2.3.3室內數據倉儲與挖掘

室內定位系統的構建不僅僅是為了定位，將位置信息與多種數據相結合才能有效挖掘室內定位技術的巨大價值，通過更高精度、更大量級的大數據分析，將用戶的位置與行為及行為背后的興趣偏好緊密聯系，為多種位置趨勢分析提供科學依據，將成為室內定位最終的目標驅動。

3　室內定位技術的發展前景

單一定位技術普適性差，正因如此，多種技術相結合的，滿足不同室內環境和應用場景定位需求的混合定位方法逐漸成為室內定位技術發展的新方向。博通公司研制了一種整合多種信號的室內定位芯片，具備三維定位功能，通過WiFi、藍牙近場通信等技術來進行室內定位，甚至還可以整合手機里的陀螺儀、加速度傳感器、方位傳感器等信息。谷歌方面，通過Google Maps Floor Plan Maker手機應用，整合GPS、WiFi、基站等信息，經過服務器處理分析之后為用戶提供準確的定位服務。另外，Broadcom、CSR也都提供多種技術融合的混合解決方案。相信隨著研究的深入，未來會有更多的混合技術室內定位方法出現。

室外定位技術發展基本成熟，室內定位技術逐漸成為熱點，并且需求也十分的旺盛，這兩方面原因使得研究機構紛紛投身研發室內定位技術的行列，高科技企業也參與其中，其中不乏百度、騰訊、阿里巴巴這樣的互聯網巨頭。相信隨著各方面的高度重視，室內定位技術會擁有一個光明的未來，此行業必將迎來一個髙速的發展期。