室內(nèi)定位方案及算法對(duì)比詳解

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)我們一生當(dāng)中80%的時(shí)間是待在室內(nèi)，但GPS卻不能在室內(nèi)運(yùn)作。心理學(xué)家說(shuō)，人們對(duì)周遭環(huán)境不了解是會(huì)有恐懼感的，尤其在室內(nèi)的封閉空間更加如此。想一想你曾在地下停車(chē)場(chǎng)花了多少時(shí)間找路？那種找不到出口出去的感覺(jué)是不是很糟？

　　室內(nèi)定位導(dǎo)航有著巨大的需求和廣闊的前景：在商業(yè)場(chǎng)景下，商店希望消費(fèi)者進(jìn)店消費(fèi)時(shí)可以主動(dòng)發(fā)送一些促銷(xiāo)折扣，可以應(yīng)用到手機(jī)購(gòu)物、移動(dòng)電子商務(wù)、個(gè)性化廣告/優(yōu)惠信息。用戶(hù)會(huì)希望能夠直接獲取商店或者所需產(chǎn)品的位置。在機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、會(huì)展中心、大型停車(chē)場(chǎng)等場(chǎng)所找登機(jī)口、找醫(yī)院科室、找展位、找車(chē)，太多太多需要導(dǎo)航定位。最后也是最重要的，家長(zhǎng)不用再擔(dān)心孩子走丟了，通過(guò)室內(nèi)定位技術(shù)和室外定位技術(shù)的完美結(jié)合可以實(shí)時(shí)跟蹤孩子的位置。

　　多方面的需求推動(dòng)了室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展。 目前室外定位技術(shù)成熟、市場(chǎng)機(jī)制良好、應(yīng)用廣泛。然而室內(nèi)無(wú)GPS信號(hào)無(wú)法進(jìn)行定位，但人們大部分時(shí)間是處在室內(nèi)，故對(duì)室內(nèi)定位也有強(qiáng)烈的定位需求。室內(nèi)定位的技術(shù)分支多樣，下圖是各種室內(nèi)定位方案的對(duì)比圖：

　　1、UWB（超寬帶）脈沖信號(hào)

　　由多個(gè)傳感器采用TDOA和AOA定位算法對(duì)標(biāo)簽位置進(jìn)行分析，多徑分辨能力強(qiáng)、精度高，定位精度可達(dá)厘米級(jí)。但UWB難以實(shí)現(xiàn)大范圍室內(nèi)覆蓋，且手機(jī)不支持UWB，定位成本非常高。

　　2、RFID的定位

　　采用刷卡方式，根據(jù)閱讀器位置對(duì)刷卡人員或設(shè)備進(jìn)行區(qū)間定位。主要應(yīng)用在倉(cāng)庫(kù)、工廠、商場(chǎng)廣泛使用在貨物、商品流轉(zhuǎn)定位上、ETC、辦公考勤等，無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，定位精確度低，不具有通信能力，抗干擾能力較差。

　　3、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。作為一個(gè)低功耗和低成本的通信系統(tǒng)，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(chē)間作為人員在崗管理系統(tǒng)所采用。

　　4、超聲波定位

　　應(yīng)用案例的代表是Shopkic，在商店內(nèi)安裝超聲波信號(hào)盒，手機(jī)麥克風(fēng)檢測(cè)到聲波，從而實(shí)現(xiàn)定位，主要用于店鋪的簽到。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。

　　5、 LED定位系統(tǒng)

　　通過(guò)往天花板上的LED燈具實(shí)現(xiàn)，燈具發(fā)出像莫斯電報(bào)密碼一樣的閃爍信號(hào)，再由用戶(hù)智能手機(jī)照相機(jī)接收并進(jìn)行檢測(cè)，定位精度可以在1米之內(nèi)。LED定位需要改造LED燈具，增加芯片，增加成本，紅外線只能視距傳播，穿透性極差也極易受燈光、煙霧等環(huán)境因素影響明顯。定位效果有限。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。盡管如此，LED定位是一種很有潛力的室內(nèi)定位技術(shù)。

　　6、地磁和計(jì)算機(jī)視覺(jué)定位

　　目前這兩類(lèi)產(chǎn)品大多用于軍事及科學(xué)探測(cè)，如軍事上的水下導(dǎo)航常用的地磁導(dǎo)航，火星車(chē)的導(dǎo)航用到了計(jì)算機(jī)視覺(jué)導(dǎo)航。

　　7、Wi-Fi定位

　　由于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的普及，變得非常流行。Wi-Fi定位可以達(dá)到米級(jí)定位（1~10米）， 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(chē)輛進(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）。但是iOS不支持Wi-Fi室內(nèi)定位（Apple把Wi-Fi底層的東西鎖住了，開(kāi)發(fā)者無(wú)法得知一些Wi-Fi重要訊息），無(wú)法做到精準(zhǔn)定位且響應(yīng)速度不高。Wi-Fi定位適用于對(duì)人或者車(chē)的定位導(dǎo)航，可用于醫(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。目前市場(chǎng)上已逐步用ibeacon定位。