和小伙伴一起出去玩，最愁人的恐怕就是找人了吧。衛(wèi)星導(dǎo)航可以完美地幫助我們解決了室外定位導(dǎo)航的憂愁，但是到了室內(nèi)相信大家都是一臉純天然的懵。在大型體育館、機(jī)場(chǎng)、博物館、商場(chǎng)等室內(nèi)場(chǎng)地，目前最常見的還是路標(biāo)指示牌，而這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我們對(duì)室內(nèi)導(dǎo)航的需求。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為什么不可以在室內(nèi)中運(yùn)用吶?GPS的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置，三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。

(衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)原理示意圖)

由于在室內(nèi)收到鋼筋混凝土的遮擋，GPS定位器在室內(nèi)無法獲取GPS衛(wèi)星信號(hào)，這種情況下設(shè)備會(huì)自動(dòng)切換為LBS基站定位，即直接獲取基站的位置，所以造成了位置的偏差。為了解決室內(nèi)定位導(dǎo)航的問題，目前多采用由無線通訊、基站定位、慣導(dǎo)定位等多種技術(shù)集成形成一套室內(nèi)位置定位體系，從而實(shí)現(xiàn)人員、物體等在室內(nèi)空間中的位置監(jiān)控。除通訊網(wǎng)絡(luò)的蜂窩定位技術(shù)外，常見的室內(nèi)無線定位技術(shù)還有：Wi-Fi、藍(lán)牙、紅外線、超寬帶、RFID、ZigBee和超聲波。

Wi-Fi技術(shù)

WiFi廣泛使用在家庭、旅館、咖啡館、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)等各類大型或小型建筑物內(nèi)，這樣使得WiFi成為定位領(lǐng)域中一個(gè)最引人注目的無線技術(shù)。通常，一個(gè)WiFi系統(tǒng)由一些固定的接入點(diǎn)(AP)組成，它們部署在在室內(nèi)一些便于安裝的位置，系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)管理員通常知道這些AP的位置。能連接WiFi的移動(dòng)設(shè)備(比如筆記本電腦、移動(dòng)電話)相互之間可以直接或間接地(通過AP)通信，因此可以考慮在通信功能外同時(shí)實(shí)現(xiàn)定位功能。但是WiFi信號(hào)并不是為定位而設(shè)計(jì)的，通常是單天線、帶寬小，室內(nèi)復(fù)雜的信號(hào)傳播環(huán)境使得傳統(tǒng)的基于到達(dá)時(shí)間/到達(dá)時(shí)間差(TOA/TDOA)的測(cè)距方法難以實(shí)現(xiàn)，基于到達(dá)信號(hào)角度的方法也同樣難以實(shí)現(xiàn)，如果在WiFi網(wǎng)絡(luò)中安裝能定向的天線又需要額外的花費(fèi)。因此，近年來大家詳細(xì)研究的主要是位置指紋方法。

它以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(無線接入點(diǎn))的位置信息為基礎(chǔ)和前提，采用經(jīng)驗(yàn)測(cè)試和信號(hào)傳播模型相結(jié)合的方式，對(duì)已接入的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行位置定位，最高精確度大約在1米至20米之間。如果定位測(cè)算僅基于當(dāng)前連接的Wi-Fi接入點(diǎn)，而不是參照周邊Wi-Fi的信號(hào)強(qiáng)度合成圖，則Wi-Fi定位就很容易存在誤差(例如：定位樓層錯(cuò)誤)。此外Wi-Fi接入點(diǎn)通常都只能覆蓋半徑90米左右的區(qū)域，而且很容易受到其他信號(hào)的干擾，從而影響其精度，定位器的能耗也較高。

(圖片摘自《Advanced Location-Based Technologies and Services》)

藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙通訊是一種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)后，將網(wǎng)絡(luò)配置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)微網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備。這樣通過檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度就可以獲得用戶的位置信息。藍(lán)牙定位主要應(yīng)用于小范圍定位，例如：單層大廳或倉庫。對(duì)于持有集成了藍(lán)牙功能移動(dòng)終端設(shè)備，只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開啟，藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行位置判斷。其中，iBeacon就是蘋果公司推出基于藍(lán)牙的室內(nèi)定位技術(shù)，通過軟件和硬件的結(jié)合來提高室內(nèi)精度，從原來的幾百米，幾十米，提高到一米以內(nèi)的定位精度。iBeacon 是基于當(dāng)前最新的藍(lán)牙低功耗4.0技術(shù)的，可以用它來打造一個(gè)信號(hào)基站，當(dāng)用戶持有 iOS 設(shè)備進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，就會(huì)得到獲得該基站的推送信息。

(iBeacon)

不過，對(duì)于復(fù)雜的空間環(huán)境，藍(lán)牙定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號(hào)干擾大。

RFID技術(shù)

RFID定位技術(shù)利用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備識(shí)別和定位的目的。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;不過，由于以下問題未能解決，以RFID定位技術(shù)的適用范圍受到局限。

1. RFID不便于整合到移動(dòng)設(shè)備之中

2. 作用距離短(一般最長為幾十米)

3. 用戶的安全隱私保護(hù)

4. 國際標(biāo)準(zhǔn)化

超寬帶技術(shù)

超寬帶技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)的定位方法有較大差異，它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級(jí)以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，可用于室內(nèi)精確定位，例如：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、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能夠提高精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)，通常用于室內(nèi)移動(dòng)物體的定位跟蹤或?qū)Ш健?/p>

LED燈光室內(nèi)定位

每個(gè)LED燈具有唯一的編碼和閃爍頻率，LED燈的編碼和閃爍頻率通過網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)于服務(wù)器中，在服務(wù)器中還存儲(chǔ)有定位區(qū)域地圖;所述手持設(shè)備接收LED燈發(fā)出的光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為LED燈的閃爍頻率信號(hào)，獲得與該閃爍頻率信號(hào)對(duì)應(yīng)的LED燈的位置信息;本發(fā)明以LED燈光的閃頻來實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳播，采用光感器采集LED燈的閃頻信息，再通過預(yù)先存儲(chǔ)于服務(wù)器中的地圖信息，實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)的精確定位，其定位精度高，可精確定位當(dāng)前所在的位置。