室內(nèi)定位方案及算法對比詳解

　　據(jù)統(tǒng)計我們一生當(dāng)中80%的時間是待在室內(nèi)，但GPS卻不能在室內(nèi)運作。心理學(xué)家說，人們對周遭環(huán)境不了解是會有恐懼感的，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場花了多少時間找路？那種找不到出口出去的感覺是不是很糟？

　　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)場景下，商店希望消費者進(jìn)店消費時可以主動發(fā)送一些促銷折扣，可以應(yīng)用到手機購物、移動電子商務(wù)、個性化廣告/優(yōu)惠信息。用戶會希望能夠直接獲取商店或者所需產(chǎn)品的位置。在機場、醫(yī)院、會展中心、大型停車場等場所找登機口、找醫(yī)院科室、找展位、找車，太多太多需要導(dǎo)航定位。最后也是最重要的，家長不用再擔(dān)心孩子走丟了，通過室內(nèi)定位技術(shù)和室外定位技術(shù)的完美結(jié)合可以實時跟蹤孩子的位置。

　　室內(nèi)定位技術(shù)

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

　　1、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(biāo)簽位置進(jìn)行分析，多徑分辨能力強、精度高，定位精度可達(dá)厘米級。但UWB難以實現(xiàn)大范圍室內(nèi)覆蓋，且手機不支持UWB，定位成本非常高。

　　2、RFID的定位

　　采用刷卡方式，根據(jù)閱讀器位置對刷卡人員或設(shè)備進(jìn)行區(qū)間定位。主要應(yīng)用在倉庫、工廠、商場廣泛使用在貨物、商品流轉(zhuǎn)定位上、ETC、辦公考勤等，無法進(jìn)行實時定位，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。作為一個低功耗和低成本的通信系統(tǒng)，ZigBee的信號傳輸受多徑效應(yīng)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(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)安裝超聲波信號盒，手機麥克風(fēng)檢測到聲波，從而實現(xiàn)定位，主要用于店鋪的簽到。超聲波在空氣中的衰減較大，不適用于大型場合，加上反射測距時受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，造成需要精確分析計算的底層硬件設(shè)施投資，成本太高。

　　5、 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(jìn)行檢測，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。盡管如此，LED定位是一種很有潛力的室內(nèi)定位技術(shù)。

　　6、地磁和計算機視覺定位

　　目前這兩類產(chǎn)品大多用于軍事及科學(xué)探測，如軍事上的水下導(dǎo)航常用的地磁導(dǎo)航，火星車的導(dǎo)航用到了計算機視覺導(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)到米級定位（1~10米）， Wi-Fi定位技術(shù)有兩種，一種是通過移動設(shè)備和三個無線網(wǎng)絡(luò)接入點的無線信號強度，通過差分算法，來比較精準(zhǔn)地對人和車輛進(jìn)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(shè)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）。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，開發(fā)者無法得知一些Wi-Fi重要訊息），無法做到精準(zhǔn)定位且響應(yīng)速度不高。Wi-Fi定位適用于對人或者車的定位導(dǎo)航，可用于醫(yī)療機構(gòu)、主題公園、工廠、商場等各種需要定位導(dǎo)航的場合。目前市場上已逐步用ibeacon定位。