提起定位導航，大家首先想到的是GPS，中國也推出了自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)。但是，衛(wèi)星定位只能用在室外環(huán)境，一到室內(nèi)，由于導航信號衰減太快，衛(wèi)星定位就無法使用。

 

隨著時代飛速變遷，科學技術(shù)迅猛發(fā)展，信息服務質(zhì)量效率提高，受干擾度小，在人們的生活工作及科學研究中起到了非常重要的作用。室內(nèi)定位技術(shù)非常實用，具有較大的拓展空間，其應用范圍廣泛，在復雜環(huán)境下，如圖書館，體育館，地下車庫，貨品倉庫等都可以實現(xiàn)對人員以及物品的快速定位。

 

但是作為LBS最后一米的室內(nèi)定位飽受關(guān)注，但技術(shù)的不夠成熟依然是不爭的事實。不同于GPS，AGPS等室外定位系統(tǒng)，室內(nèi)定位系統(tǒng)依然沒有形成一個有力的組織來制定統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，現(xiàn)行的技術(shù)手段都是在各個企業(yè)各自定義的私有協(xié)議和方案下發(fā)展，也致使各種室內(nèi)定位技術(shù)相映生輝。

 

以下我們針對幾種不同原理的室內(nèi)定位技術(shù)，分別進行描述與對比。

 

 

紅外線室內(nèi)定位有兩種，第一種是被定位目標使用紅外線IR標識作為移動點，發(fā)射調(diào)制的紅外射線，通過安裝在室內(nèi)的光學傳感器接收進行定位;第二種是通過多對發(fā)射器和接收器織紅外線網(wǎng)覆蓋待測空間，直接對運動目標進行定位。

 

 

紅外線的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，用于室內(nèi)定位精度相對較高，但是由于紅外線只能視距傳播，穿透性極差(可以參考家里的電視遙控器)，當標識被遮擋時就無法正常工作，也極易受燈光、煙霧等環(huán)境因素影響明顯。加上紅外線的傳輸距離不長，使其在布局上，無論哪種方式，都需要在每個遮擋背后、甚至轉(zhuǎn)角都安裝接收端，布局復雜，使得成本提升，而定位效果有限。

 

紅外線室內(nèi)定位技術(shù)比較適用于實驗室對簡單物體的軌跡精確定位記錄以及室內(nèi)自走機器人的位置定位。

 

 

藍牙室內(nèi)定位技術(shù)的代表是Nokia，推出了HAIP的室內(nèi)精確定位解決方案，采用基于藍牙的三角定位技術(shù)，除了使用手機的藍牙模塊外，還需部署藍牙基站，最高可以達到亞米級定位精度。

 

藍牙室內(nèi)技術(shù)是利用在室內(nèi)安裝的若干個藍牙局域網(wǎng)接入點，把網(wǎng)絡維持成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡連接模式，并保證藍牙局域網(wǎng)接入點始終是這個微微網(wǎng)(piconet)的主設備，然后通過測量信號強度對新加入的盲節(jié)點進行三角定位。

 

 

藍牙室內(nèi)定位技術(shù)最大的優(yōu)點是設備體積小、短距離、低功耗，容易集成在手機等移動設備中。只要設備的藍牙功能開啟，就能夠?qū)ζ溥M行定位。藍牙傳輸不受視距的影響，但對于復雜的空間環(huán)境，藍牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號干擾大且在于藍牙器件和設備的價格比較昂貴。

 

藍牙室內(nèi)定位主要應用于對人的小范圍定位，例如單層大廳或商店?，F(xiàn)在已經(jīng)被某些廠商開始用于LBS推廣。

 

 

超寬帶定位技術(shù)是一種全新的、與傳統(tǒng)通信定位技術(shù)有極大差異的新技術(shù)。它利用事先布置好的已知位置的錨節(jié)點和橋節(jié)點，與新加入的盲節(jié)點進行通訊，并利用三角定位或者“指紋”定位方式來確定位置。

 

超寬帶定位的代表是Ubisense，其定位方案采用UWB（超寬帶）脈沖信號，由多個傳感器采用TDOA和AOA定位算法對標簽位置進行分析，多徑分辨能力強、精度高，定位精度可達亞米級。

 

 

超寬帶通信不需要使用傳統(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以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，因此具有GHz量級的帶寬。由于超寬帶定位技術(shù)具有穿透力強、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點，前景相當廣闊。但由于新加入的盲節(jié)點也需要主動通信使得功耗較高，而且事先也需要布局，使得成本還無法降低。

 

 

超寬帶室內(nèi)定位可用于各個領(lǐng)域的室內(nèi)精確定位和導航，包括人和大型物品，例如汽車地庫停車導航、礦井人員定位、貴重物品倉儲等。

 

 

超聲波室內(nèi)定位系統(tǒng)是基于超聲波測距系統(tǒng)而開發(fā)，由若干個應答器和主測距器組成：主測距器放置在被測物體上，向位置固定的應答器發(fā)射同無線電信號，應答器在收到信號后向主測距器發(fā)射超聲波信號，利用反射式測距法和三角定位等算法確定物體的位置。

 

 

超聲波室內(nèi)定位整體精度很高，達到了厘米級，結(jié)構(gòu)相對簡單，有一定的穿透性而且超聲波本身具有很強的抗干擾能力，但是超聲波在空氣中的衰減較大，不適用于大型場合，加上反射測距時受多徑效應和非視距傳播影響很大，造成需要精確分析計算的底層硬件設施投資，成本太高。

 

超聲波定位應用案例的代表是Shopkic，在店鋪安裝超聲波信號盒，能夠被手機麥克風檢測到，從而實現(xiàn)定位，主要用于店鋪的簽到。在數(shù)碼筆上已經(jīng)被廣泛利用，而海上探礦也用到了此類技術(shù)，室內(nèi)定位技術(shù)還主要用于無人車間的物品定位。

 

 

LED定位的代表是Bytelight， LED定位系統(tǒng)通過往天花板上的LED燈具實現(xiàn)，燈具發(fā)出像莫斯電報密碼一樣的閃爍信號，再由用戶智能手機照相機接收并進行檢測，而且用戶不需要將手機相機對準某一個特定方向，亦可以接收到反饋過來的直接光源信號，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，盡管如此，LED定位是一種很有潛力的室內(nèi)定位技術(shù)。

 

 

 

Wi-Fi定位技術(shù)有兩種，一種是通過移動設備和三個無線網(wǎng)絡接入點的無線信號強度，通過差分算法，來比較精準地對人和車輛的進行三角定位。另一種是事先記錄巨量的確定位置點的信號強度，通過用新加入的設備的信號強度對比擁有巨量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，來確定位置(“指紋”定位)。

 

 

WifislamMeridian智慧圖Wi-Fi定位由于Wi-Fi網(wǎng)絡的普及，變得非常流行。Wi-Fi定位可以達到米級定位（1~10米），傳統(tǒng)的Wi-Fi定位產(chǎn)品主要應用在專業(yè)行業(yè)領(lǐng)域（礦井、監(jiān)獄、醫(yī)院、石油石化等），如Aeroscout和Ekahau公司的Wi-Fi定位產(chǎn)品。一些Wi-Fi網(wǎng)絡設備廠商如Cisco、Motorola等公司也有自己的Wi-Fi定位產(chǎn)品，并隨著其Wi-Fi網(wǎng)絡設備的推廣，已經(jīng)有很多應用。隨著市場（特別是大眾消費相關(guān)行業(yè)）對室內(nèi)定位需求的增加，google把Wi-Fi室內(nèi)定位和室內(nèi)地圖引入了google地圖，一年多來已經(jīng)覆蓋了北美和歐洲一萬大家大型場館，近期也涌現(xiàn)出一批Wi-Fi定位很有特色的公司，如、、、wifarer、wifront等公司。百度、高德、四維等公司也在研發(fā)Wi-Fi室內(nèi)定位產(chǎn)品。

 

Wi-Fi定位可以在廣泛的應用領(lǐng)域內(nèi)實現(xiàn)復雜的大范圍定位、監(jiān)測和追蹤任務，總精度比較高，但是用于室內(nèi)定位的精度只能達到2米左右，無法做到精準定位。由于Wi-Fi路由器和移動終端的普及，使得定位系統(tǒng)可以與其他客戶共享網(wǎng)絡，硬件成本很低，而且Wi-Fi的定位系統(tǒng)可以降低了射頻(RF)干擾可能性。

 

 

ZigBee室內(nèi)定位技術(shù)通過若干個待定位的盲節(jié)點和一個已知位置的參考節(jié)點與網(wǎng)關(guān)之間形成組網(wǎng)，每個微小的盲節(jié)點之間相互協(xié)調(diào)通信以實現(xiàn)全部定位。

 

ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡技術(shù)，這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點，作為一個低功耗和低成本的通信系統(tǒng)，ZigBee的工作效率非常高。但ZigBee的信號傳輸受多徑效應和移動的影響都很大，而且定位精度取決于信道物理品質(zhì)、信號源密度、環(huán)境和算法的準確性，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間作為人員在崗管理系統(tǒng)所采用。

 

 

 

射頻識別室內(nèi)定位技術(shù)利用射頻方式，固定天線把無線電信號調(diào)成電磁場，附著于物品的標簽進過磁場后感應電流生成把數(shù)據(jù)傳送出去，以多對雙向通信交換數(shù)據(jù)以達到識別和三角定位的目的。(感應門禁卡和商場防盜系統(tǒng)用的就是這種技術(shù))

 

 

射頻識別室內(nèi)定位技術(shù)作用距離很近，但它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級定位精度的信息，且由于電磁場非視距等優(yōu)點，傳輸范圍很大，而且標識的體積比較小，造價比較低。但其不具有通信能力，抗干擾能力較差，不便于整合到其他系統(tǒng)之中，且用戶的安全隱私保障和國際標準化都不夠完善。

 

射頻識別室內(nèi)定位已經(jīng)被倉庫、工廠、商場廣泛使用在貨物、商品流轉(zhuǎn)定位上。

 

綜合來說，以下的圖表從精度及成本的角度很好的表征了目前常見的室內(nèi)定位方案的對比：

 

 

 

本文來源于電子技術(shù)設計。