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，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，科學技術迅猛發(fā)展，信息服務質量效率提高，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。室內定位技術非常實用，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最后一米的室內定位飽受關注，但技術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)一的技術規(guī)范，現(xiàn)行的技術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，也致使各種室內定位技術相映生輝。

 

以下我們針對幾種不同原理的室內定位技術，分別進行描述與對比。

 

 

紅外線室內定位有兩種，第一種是被定位目標使用紅外線IR標識作為移動點，發(fā)射調制的紅外射線，通過安裝在室內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覆蓋待測空間，直接對運動目標進行定位。

 

 

紅外線的技術已經非常成熟，用于室內定位精度相對較高，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。

 

紅外線室內定位技術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自走機器人的位置定位。

 

 

藍牙室內定位技術的代表是Nokia，推出了HAIP的室內精確定位解決方案，采用基于藍牙的三角定位技術，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。

 

藍牙室內技術是利用在室內安裝的若干個藍牙局域網接入點，把網絡維持成基于多用戶的基礎網絡連接模式，并保證藍牙局域網接入點始終是這個微微網(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。

 

 

藍牙室內定位技術最大的優(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，就能夠對其進行定位。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。

 

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

 

 

超寬帶定位技術是一種全新的、與傳統(tǒng)通信定位技術有極大差異的新技術。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，因此具有GHz量級的帶寬。由于超寬帶定位技術具有穿透力強、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。

 

 

超寬帶室內定位可用于各個領域的室內精確定位和導航，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。

 

 

超聲波室內定位整體精度很高，達到了厘米級，結構相對簡單，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)碼筆上已經被廣泛利用，而海上探礦也用到了此類技術，室內定位技術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。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定位技術。

 

 

 

Wi-Fi定位技術有兩種，一種是通過移動設備和三個無線網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)據的數(shù)據庫，來確定位置(“指紋”定位)。

 

 

WifislamMeridian智慧圖Wi-Fi定位由于Wi-Fi網絡的普及，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定位產品主要應用在專業(yè)行業(yè)領域（礦井、監(jiān)獄、醫(yī)院、石油石化等），如Aeroscout和Ekahau公司的Wi-Fi定位產品。一些Wi-Fi網絡設備廠商如Cisco、Motorola等公司也有自己的Wi-Fi定位產品，并隨著其Wi-Fi網絡設備的推廣，已經有很多應用。隨著市場（特別是大眾消費相關行業(yè)）對室內定位需求的增加，google把Wi-Fi室內定位和室內地圖引入了google地圖，一年多來已經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室內定位產品。

 

Wi-Fi定位可以在廣泛的應用領域內實現(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室內定位技術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)點與網關之間形成組網，每個微小的盲節(jié)點之間相互協(xié)調通信以實現(xiàn)全部定位。

 

ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網絡技術，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、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室內定位已經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。

 

 

 

射頻識別室內定位技術利用射頻方式，固定天線把無線電信號調成電磁場，附著于物品的標簽進過磁場后感應電流生成把數(shù)據傳送出去，以多對雙向通信交換數(shù)據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)

 

 

射頻識別室內定位技術作用距離很近，但它可以在幾毫秒內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。

 

射頻識別室內定位已經被倉庫、工廠、商場廣泛使用在貨物、商品流轉定位上。

 

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定位方案的對比：

 

 

 

本文來源于電子技術設計。