一到室內(nèi)秒變路癡?室內(nèi)導航可以拯救你

和小伙伴一起出去玩，最愁人的恐怕就是找人了吧。衛(wèi)星導航可以完美地幫助我們解決了室外定位導航的憂愁，但是到了室內(nèi)相信大家都是一臉純天然的懵。在大型體育館、機場、博物館、商場等室內(nèi)場地，目前最常見的還是路標指示牌，而這還遠遠不能滿足我們對室內(nèi)導航的需求。

衛(wèi)星導航系統(tǒng)為什么不可以在室內(nèi)中運用吶?GPS的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計算求出接收機的三維位置，三維方向以及運動速度和時間信息。

(衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)原理示意圖)

由于在室內(nèi)收到鋼筋混凝土的遮擋，GPS定位器在室內(nèi)無法獲取GPS衛(wèi)星信號，這種情況下設備會自動切換為LBS基站定位，即直接獲取基站的位置，所以造成了位置的偏差。為了解決室內(nèi)定位導航的問題，目前多采用由無線通訊、基站定位、慣導定位等多種技術集成形成一套室內(nèi)位置定位體系，從而實現(xiàn)人員、物體等在室內(nèi)空間中的位置監(jiān)控。除通訊網(wǎng)絡的蜂窩定位技術外，常見的室內(nèi)無線定位技術還有：Wi-Fi、藍牙、紅外線、超寬帶、RFID、ZigBee和超聲波。

Wi-Fi技術

WiFi廣泛使用在家庭、旅館、咖啡館、機場、商場等各類大型或小型建筑物內(nèi)，這樣使得WiFi成為定位領域中一個最引人注目的無線技術。通常，一個WiFi系統(tǒng)由一些固定的接入點(AP)組成，它們部署在在室內(nèi)一些便于安裝的位置，系統(tǒng)或網(wǎng)絡管理員通常知道這些AP的位置。能連接WiFi的移動設備(比如筆記本電腦、移動電話)相互之間可以直接或間接地(通過AP)通信，因此可以考慮在通信功能外同時實現(xiàn)定位功能。但是WiFi信號并不是為定位而設計的，通常是單天線、帶寬小，室內(nèi)復雜的信號傳播環(huán)境使得傳統(tǒng)的基于到達時間/到達時間差(TOA/TDOA)的測距方法難以實現(xiàn)，基于到達信號角度的方法也同樣難以實現(xiàn)，如果在WiFi網(wǎng)絡中安裝能定向的天線又需要額外的花費。因此，近年來大家詳細研究的主要是位置指紋方法。

它以網(wǎng)絡節(jié)點(無線接入點)的位置信息為基礎和前提，采用經(jīng)驗測試和信號傳播模型相結合的方式，對已接入的移動設備進行位置定位，最高精確度大約在1米至20米之間。如果定位測算僅基于當前連接的Wi-Fi接入點，而不是參照周邊Wi-Fi的信號強度合成圖，則Wi-Fi定位就很容易存在誤差(例如：定位樓層錯誤)。此外Wi-Fi接入點通常都只能覆蓋半徑90米左右的區(qū)域，而且很容易受到其他信號的干擾，從而影響其精度，定位器的能耗也較高。

(圖片摘自《Advanced Location-Based Technologies and Services》)

藍牙技術

藍牙通訊是一種短距離低功耗的無線傳輸技術，在室內(nèi)安裝適當?shù)乃{牙局域網(wǎng)接入點后，將網(wǎng)絡配置成基于多用戶的基礎網(wǎng)絡連接模式，并保證藍牙局域網(wǎng)接入點始終是這個微網(wǎng)絡的主設備。這樣通過檢測信號強度就可以獲得用戶的位置信息。藍牙定位主要應用于小范圍定位，例如：單層大廳或倉庫。對于持有集成了藍牙功能移動終端設備，只要設備的藍牙功能開啟，藍牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M行位置判斷。其中，iBeacon就是蘋果公司推出基于藍牙的室內(nèi)定位技術，通過軟件和硬件的結合來提高室內(nèi)精度，從原來的幾百米，幾十米，提高到一米以內(nèi)的定位精度。iBeacon 是基于當前最新的藍牙低功耗4.0技術的，可以用它來打造一個信號基站，當用戶持有 iOS 設備進入該區(qū)域時，就會得到獲得該基站的推送信息。

(iBeacon)

不過，對于復雜的空間環(huán)境，藍牙定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號干擾大。

RFID技術

RFID定位技術利用射頻方式進行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)移動設備識別和定位的目的。它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級定位精度的信息，且傳輸范圍大、成本較低;不過，由于以下問題未能解決，以RFID定位技術的適用范圍受到局限。

1. RFID不便于整合到移動設備之中

2. 作用距離短(一般最長為幾十米)

3. 用戶的安全隱私保護

4. 國際標準化

超寬帶技術

超寬帶技術與傳統(tǒng)通信技術的定位方法有較大差異，它不需要使用傳統(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)，可用于室內(nèi)精確定位，例如：戰(zhàn)場士兵的位置發(fā)現(xiàn)、機器人運動跟蹤等。

超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復雜度低、能夠提高精確定位精度等優(yōu)點，通常用于室內(nèi)移動物體的定位跟蹤或?qū)Ш健?/p>

LED燈光室內(nèi)定位

每個LED燈具有唯一的編碼和閃爍頻率，LED燈的編碼和閃爍頻率通過網(wǎng)絡存儲于服務器中，在服務器中還存儲有定位區(qū)域地圖;所述手持設備接收LED燈發(fā)出的光，將光信號轉(zhuǎn)換為LED燈的閃爍頻率信號，獲得與該閃爍頻率信號對應的LED燈的位置信息;本發(fā)明以LED燈光的閃頻來實現(xiàn)信號傳播，采用光感器采集LED燈的閃頻信息，再通過預先存儲于服務器中的地圖信息，實現(xiàn)在室內(nèi)的精確定位，其定位精度高，可精確定位當前所在的位置。