十大主流室内定位技术

室内定位技术具有广阔的应用前景，与宽带移动互联网、云计算、大数据、高性能计算等技术相结合，形成新的综合应用，为国家空间基础设施服务能力和服务提高城市在公共安全和应急救援领域的服务能力，帮助医疗健康和养老等社会服务网络化、个性化进程，促进技术创新和商业模式创新融合发展。

目前室内定位常用的定位方法，原理上主要分为7种：临近探测法、重心定位法、多边定位法、三角定位法、极点法、指纹定位法和航位估计法。

根据上面介绍的定位原理和观测量，衍生出多种室内定位技术。 这里简要介绍一下主流的室内定位技术。

1.WiFi定位技术

现在WiFi比较成熟，是很多应用技术，这几年很多公司都在这个领域投资。 WiFi室内定位技术主要有两种。

WiFi定位一般由“近邻法”判断。 也就是说，它离哪个热点和基站最近，也就是说，它被认为位于哪个位置。 如果附近有多个源，可以通过交叉定位(三角定位)提高定位精度。

由于WiFi正在普及，因此无需铺设特殊设备进行定位。 如果用户在使用智能手机时打开过Wi-Fi、移动蜂窝网络，则可能成为数据源。 该技术具有易于扩展、可自动更新数据、成本低的优点，因此首先实现了规模化。

但是，WiFi热点受周围环境的影响较大，精度较低。 为了准确，公司进行WiFi指纹采集，事先记录下确定庞大位置的点的信号强度，通过将新加入的机器的信号强度与具有庞大数据的数据库进行比较来确定位置。 由于采集工作需要大量人员，定期进行维护，技术难以扩展，很少有公司能定期更新国内这么多商场的指纹数据。

WiFi定位可以进行复杂的大范围定位，但精度只有2米左右，无法进行正确的定位。 因此，适用于人和汽车导航，可用于医疗机构、主题公园、工厂、商场等需要导航的各种场合。

2.FRID定位

RFID定位的基本原理是使用固定的读取器集读取目标RFID标签的特征信息(例如，ID、接收信号强度等)，并且同样可以使用邻居法、多边定位法、接收信号强度等方法来确定标签的位置。

该技术作用距离短，一般最长几十米。 然而，可以在几毫秒内获得厘米级定位精度的信息，传输范围广，成本低。 同时，由于具有非接触和非视距等优点，有望成为较好的室内定位技术。

当前射频识别研究的热点和难点在于理论传播模型的建立、用户安全隐私和国际标准化等问题。 优点是标识体积较小、成本较低，但作用距离近、无通信能力，且不便集成到其他系统中，无法准确定位，布设读卡器和天线需要很多工程实践经验，难度较大。

3.红外技术

红外线是电波和可见光之间波长的电磁波。 红外线定位主要有两种具体的实现方法，一种是在定位对象上加上发出红外线的电子标签，用设置在室内的多个红外线传感器测量信号源的距离和角度，计算出对象的位置。

该方法在宽敞的室内容易实现高精度，可以实现对红外辐射源的被动定位，但红外容易被障碍物遮挡，传输距离也不长，需要大量密集配置传感器，导致较高的硬件和施工成本。 另外，红外线容易受到热源和灯光等的干扰，定位精度和精度下降。

该技术目前主要用于对飞机、坦克、导弹等红外辐射源的军事被动定位，也用于室内自行机器人的定位。

另一种红外定位的方法是红外网，用多对发射机和接收机组织的红外网覆盖被测空间，直接定位运动目标。

这种方式的优势在于无需识别对象携带终端或标签，隐蔽性高，常用于安全领域。 缺点是，为了实现高精度的定位，需要引入大量的红外线接收和发射机，成本非常高，因此只有高级别的安全性才采用该技术。

4.超声波技术

超声定位目前多采用反射式测距法。 系统由一个主微波炉取景器和多个电子标签组成，主微波炉取景器可以设置在移动机器人机身上，每个电子标签设置在室内空间的固定位置。

定位过程通过上位机向各电子标签发送相同频率的信号，电子标签接收后，反射式发送到主测距器，可以确定各电子标签到主测距器的距离，得到定位坐标。

目前比较流行的基于超声波室内定位的技术有超声波与射频技术相结合定位两种。 因为射频信号的传输速度接近光速，远远高于射频速度，所以可以利用射频信号激活电子标签后接收超声波信号，利用时间差进行测距。 该技术成本低、功耗小、精度高。 另一种是多超声定位技术。 该技术采用全球定位，可在移动机器人上四个方向安装四个超声波传感器，划分定位空间，用超声波传感器测距形成坐标，整体掌握数据，抗干扰能力强，精度高，而且机器人迷路

。

超声波定位精度可达厘米级，精度比较高。缺陷是超声波在传输过程中衰减明显从而影响其定位有效范围。

5.蓝牙技术

蓝牙定位基于RSSI(Received Signal Strength Indication，信号场强指示)定位原理。根据定位端的不同，蓝牙定位方式分为网络侧定位和终端侧定位。

网络侧定位系统由终端(手机等带低功耗蓝牙的终端)、蓝牙beacon节点，蓝牙网关，无线局域网及后端数据服务器构成。其具体定位过程是：

1)首先在区域内铺设beacon和蓝牙网关。

2)当终端进入beacon信号覆盖范围，终端就能感应到beacon的广播信号，然后测算出在某beacon下的RSSI值通过蓝牙网关经过wifi网络传送到后端数据服务器，通过服务器内置的定位算法测算出终端的位置。

终端侧定位系统由终端设备(如嵌入SDK软件包的手机)和beacon组成。其具体定位原理是：

1)首先在区域内铺设蓝牙信标

2)beacon不断的向周围广播信号和数据包

3)当终端设备进入beacon信号覆盖的范围，测出其在不同基站下的RSSI值，然后再通过手机内置的定位算法测算出位置。

终端侧定位一般用于室内定位导航，精准位置营销等用户终端;而网络侧定位主要用于人员跟踪定位，资产定位及客流分析等情境之中。蓝牙定位的优势在于实现简单，定位精度和蓝牙信标的铺设密度及发射功率有密切关系。并且非常省电，可通过深度睡眠、免连接、协议简单等方式达到省电目的。

6.惯性导航技术

这是一种纯客户端的技术，主要利用终端惯性传感器采集的运动数据，如加速度传感器、陀螺仪等测量物体的速度、方向、加速度等信息，基于航位推测法，经过各种运算得到物体的位置信息。

随着行走时间增加，惯性导航定位的误差也在不断累积。需要外界更高精度的数据源对其进行校准。所以现在惯性导航一般和WiFi指纹结合在一起，每过一段时间通过WiFi请求室内位置，以此来对MEMS产生的误差进行修正。该技术目前的商用得也比较成熟，在扫地机器人中得到广泛应用。

7.超宽带(UWB)定位技术

超宽带技术是近年来新兴一项全新的、与传统通信技术有极大差异的通信无线新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有3.1~10.6GHz量级的带宽。目前，包括美国，日本，加拿大等在内的国家都在研究这项技术，在无线室内定位领域具有良好的前景。

UWB技术是一种传输速率高，发射功率较低，穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线技术，无载波。正是这些优点，使它在室内定位领域得到了较为精确的结果。

超宽带(UWB)定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。

超宽带可用于室内精确定位，例如战场士兵的位置发现、机器人运动跟踪等。超宽带系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗干扰效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。根据不同公司使用的技术手段或算法不同，精度可保持在0.1m—0.5m。

8.LED可见光技术

可见光是一个新兴领域，通过对每个LED灯进行编码，将ID调制在灯光上，灯会不断发射自己的ID，通过利用手机的前置摄像头来识别这些编码。利用所获取的识别信息在地图数据库中确定对应的位置信息，完成定位。

根据灯光到达的角度进一步细化定位的结果，高通公司做到了厘米级定位精度。由于不需要额外部署基础设施，终端数量的扩大对性能没有任何的影响，并且可以达到一个非常高的精度，该技术被高通公司所看好。

目前，可见光技术在北美有很多商场已经在部署。用户下载应用后，到达商场里的某一个货架，通过检测货架周围的灯光即可知晓位置，商家在通过这样的方法向消费者推动商品的折扣等信息。

9.地磁定位技术

地球可视为一个磁偶极，其中一极位在地理北极附近，另一极位在地理南极附近。地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分。基本磁场是地磁场的主要部分，起源于地球内部，比较稳定，属于静磁场部分。变化磁场包括地磁场的各种短期变化，主要起源于地球内部，相对比较微弱。

现代建筑的钢筋混凝土结构会在局部范围内对地磁产生扰乱，指南针可能也会因此受到影响。原则上来说，非均匀的磁场环境会因其路径不同产生不同的磁场观测结果。而这种被称为IndoorAtlas的定位技术，正是利用地磁在室内的这种变化进行室内导航，并且导航精度已经可以达到0.1米到2米。

不过使用这种技术进行导航的过程还是稍显麻烦。你需要先将室内楼层平面图上传到IndoorAtlas提供的地图云中，然后你需要使用其移动客户端实地记录目标地点不同方位的地磁场。记录的地磁数据都会被客户端上传至云端，这样其它人才能利用已记录过的地磁进行精确室内导航。

10.视觉定位

视觉定位系统可以分为两类，一类是通过移动的传感器(如摄像头)采集图像确定该传感器的位置，另一类是固定位置的传感器确定图像中待测目标的位置。根据参考点选择不同又可以分为参考三维建筑模型、图像、预部署目标、投影目标、参考其他传感器和无参考。

参考3D建筑模型和图像分别是以已有建筑结构数据库和预先标定图像进行比对。而为了提高鲁棒性，参考预部署目标使用布置好的特定图像标志(如二维码)作为参考点;投影目标则是在参考预部署目标的基础上在室内环境投影参考点。参考其他传感器则可以融合其他传感器数据以提高精度、覆盖范围或鲁棒性。

除了以上提及的，目前来看定位技术的种类有几十甚至上百种，而每种定位技术都有自己的优缺点和适合的应用场景，没有绝对的胜负之分。根据不用的需求因地制宜的部署解决方案，方为上策。