室内定位技术综述及其应用领域和发展前景探究

对于室外环境，GNSS、GPS及我国的北斗卫星导航系统基本能满足用户在室外场景中对基于位置服务的需求。而在室内环境下卫星信号无法穿透墙体，因此室内成为卫星定位系统的盲区。因此，Wi-Fi、蓝牙和超宽带等室内定位技术成为工业界与学术界研究的热点。但是，由于室内场景的复杂性和多样性，不同的室内定位技术也具有不同的缺点和局限性，尚未形成与GNSS类似的普适解决方案。

1　室内定位技术综述

红外线定位是通过在待定位目标上安装红外线发射器，该发射器能发射具有惟一身份标识的信号，在室内各个方向上布置红外线接收器。各个接收器都与控制中心相连，通过控制中心的计算分析后得以定位。红外线技术的定位精度较高，但红外线的传播距离较短，只能在视距内传播，系统成本较高，这些缺陷在一定程度上限制了它的发展。

超声波定位依据回波与发射波之间的时间差得到待测点和参考点之间的距离，通过三个及以上待测点到参考点之间的距离结合三角定位或其他算法得到待测点在室内的二维坐标。这种定位技术有很高的定位精度，但由于需要在定位空间布置大量的测量设备，使其有较高的定位成本。

蓝牙技术通过计算移动终端接收已知高度的发射天线所发射的信号的角度，或者根据蓝牙信号强度定位。这种定位技术的优点在于：设备体积小，易于集成在手持终端设备中，且定位精度较高。其易于普及，但在复杂的室内环境中，其定位精度受外界的干扰较大，稳定性有待提高。

WLAN 定位主要是分为两个阶段：离线采集阶段和在线定位阶段。此外，一些较著名的IT公司在其研发的室内定位产品中也用到 WLAN 技术。现有的 WLAN 技术定位精度虽然一般，但由于WiFi设备广泛部署于人们周围，使其拥有良好的应用前景。

射频定位技术是利用射频信号进行非接触式双向通信，从而获得目标位置的相关信息。2003年，密歇根州立大学Lionel M .Ni 提出基于 RFID 的 LANDMARC 室内定位系统。由于射频信号传输范围大、非视距、非接触式等优点，而且定位的成本较低，所以近年来被较多的应用。但由于其传输距离短，不具备通信能力等缺陷，使其在发展中受到限制。

总之，虽然国内定位技术众多，但是仍有一些问题亟待解决，如每一种定位技术都难以适用于所有室内场合，墙壁、家具等会导致信号推算距离的精度降低，基于指纹定位的方法精度受节点密度的限制，会造成计算复杂度的剧烈增加，导致定位过程实现慢。

2　室内定位技术的应用领域

2.1　基于位置服务的发展方向

伴随社交网络而出现的LBS(LocationBasedService)能够根据人们日常的生活规律打造个性化的生活方式。而室内定位技术的发展，能进一步完善基于位置服务，能帮助人们完成各种繁杂、耗时的任务。这些解决方案和应用将是基于位置服务行业未来的发展方向，并将统领整个市场。

2.2　主流应用场景

室内定位的主流应用场景主要分为两类∶针对消费级的服务和针对专业领域的服务。前者主要包括商场导购、停车场寻车、家人防走散、LBS交友、展厅自助导游等；后者则包括人流监控和分析、智慧仓储和物流、人员资产管理、紧急救援和应急应需等。随着技术日臻完善，室内定位技术将在日常消费、展馆导航等生活领域、智能景区及智慧社区等行业应用领域，以及地铁等地下廊道公共安全领域发挥重要作用。

2.3　创新应用方向

2.3.1基于北斗的室内外定位一体化无缝转换

通过室内外定位一体化无缝转换过渡技术，建立基于北斗的室内外无缝定位及位置服务平台，充分实现不同场所下的定位方式切换，提升平台定位精度的同时，扩展定位广度，从而达到位置服务应用在高精度定位、持续无缝定位上的双向拓展。

2.3.2多源异构数据融合、更新技术

目前，室内定位应用已实现二三维地图数据、全景数据、导航数据的地图接入，倾斜摄影数据相关应用也在研究当中。随着数据内容的丰富，利用多源异构数据融合与更新，以实现室内地图的坐标体系相互转换、室内定位数据与室外数据的结合与表达一致性、不同数据间的无缝切换将成为下一步研究热点。

2.3.3室内数据仓储与挖掘

室内定位系统的构建不仅仅是为了定位，将位置信息与多种数据相结合才能有效挖掘室内定位技术的巨大价值，通过更高精度、更大量级的大数据分析，将用户的位置与行为及行为背后的兴趣偏好紧密联系，为多种位置趋势分析提供科学依据，将成为室内定位最终的目标驱动。

3　室内定位技术的发展前景

单一定位技术普适性差，正因如此，多种技术相结合的，满足不同室内环境和应用场景定位需求的混合定位方法逐渐成为室内定位技术发展的新方向。博通公司研制了一种整合多种信号的室内定位芯片，具备三维定位功能，通过WiFi、蓝牙近场通信等技术来进行室内定位，甚至还可以整合手机里的陀螺仪、加速度传感器、方位传感器等信息。谷歌方面，通过Google Maps Floor Plan Maker手机应用，整合GPS、WiFi、基站等信息，经过服务器处理分析之后为用户提供准确的定位服务。另外，Broadcom、CSR也都提供多种技术融合的混合解决方案。相信随着研究的深入，未来会有更多的混合技术室内定位方法出现。

室外定位技术发展基本成熟，室内定位技术逐渐成为热点，并且需求也十分的旺盛，这两方面原因使得研究机构纷纷投身研发室内定位技术的行列，高科技企业也参与其中，其中不乏百度、腾讯、阿里巴巴这样的互联网巨头。相信随着各方面的高度重视，室内定位技术会拥有一个光明的未来，此行业必将迎来一个髙速的发展期。