一到室内秒变路痴?室内导航可以拯救你

和小伙伴一起出去玩，最愁人的恐怕就是找人了吧。卫星导航可以完美地帮助我们解决了室外定位导航的忧愁，但是到了室内相信大家都是一脸纯天然的懵。在大型体育馆、机场、博物馆、商场等室内场地，目前最常见的还是路标指示牌，而这还远远不能满足我们对室内导航的需求。

卫星导航系统为什么不可以在室内中运用呐?GPS的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。

(卫星定位导航系统原理示意图)

由于在室内收到钢筋混凝土的遮挡，GPS定位器在室内无法获取GPS卫星信号，这种情况下设备会自动切换为LBS基站定位，即直接获取基站的位置，所以造成了位置的偏差。为了解决室内定位导航的问题，目前多采用由无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。除通讯网络的蜂窝定位技术外，常见的室内无线定位技术还有：Wi-Fi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID、ZigBee和超声波。

Wi-Fi技术

WiFi广泛使用在家庭、旅馆、咖啡馆、机场、商场等各类大型或小型建筑物内，这样使得WiFi成为定位领域中一个最引人注目的无线技术。通常，一个WiFi系统由一些固定的接入点(AP)组成，它们部署在在室内一些便于安装的位置，系统或网络管理员通常知道这些AP的位置。能连接WiFi的移动设备(比如笔记本电脑、移动电话)相互之间可以直接或间接地(通过AP)通信，因此可以考虑在通信功能外同时实现定位功能。但是WiFi信号并不是为定位而设计的，通常是单天线、带宽小，室内复杂的信号传播环境使得传统的基于到达时间/到达时间差(TOA/TDOA)的测距方法难以实现，基于到达信号角度的方法也同样难以实现，如果在WiFi网络中安装能定向的天线又需要额外的花费。因此，近年来大家详细研究的主要是位置指纹方法。

它以网络节点(无线接入点)的位置信息为基础和前提，采用经验测试和信号传播模型相结合的方式，对已接入的移动设备进行位置定位，最高精确度大约在1米至20米之间。如果定位测算仅基于当前连接的Wi-Fi接入点，而不是参照周边Wi-Fi的信号强度合成图，则Wi-Fi定位就很容易存在误差(例如：定位楼层错误)。此外Wi-Fi接入点通常都只能覆盖半径90米左右的区域，而且很容易受到其他信号的干扰，从而影响其精度，定位器的能耗也较高。

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

蓝牙技术

蓝牙通讯是一种短距离低功耗的无线传输技术，在室内安装适当的蓝牙局域网接入点后，将网络配置成基于多用户的基础网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微网络的主设备。这样通过检测信号强度就可以获得用户的位置信息。蓝牙定位主要应用于小范围定位，例如：单层大厅或仓库。对于持有集成了蓝牙功能移动终端设备，只要设备的蓝牙功能开启，蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。其中，iBeacon就是苹果公司推出基于蓝牙的室内定位技术，通过软件和硬件的结合来提高室内精度，从原来的几百米，几十米，提高到一米以内的定位精度。iBeacon 是基于当前最新的蓝牙低功耗4.0技术的，可以用它来打造一个信号基站，当用户持有 iOS 设备进入该区域时，就会得到获得该基站的推送信息。

(iBeacon)

不过，对于复杂的空间环境，蓝牙定位系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。

RFID技术

RFID定位技术利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据，实现移动设备识别和定位的目的。它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，且传输范围大、成本较低;不过，由于以下问题未能解决，以RFID定位技术的适用范围受到局限。

1. RFID不便于整合到移动设备之中

2. 作用距离短(一般最长为几十米)

3. 用户的安全隐私保护

4. 国际标准化

超宽带技术

超宽带技术与传统通信技术的定位方法有较大差异，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纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，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、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能够提高精确定位精度等优点，通常用于室内移动物体的定位跟踪或导航。

LED灯光室内定位

每个LED灯具有唯一的编码和闪烁频率，LED灯的编码和闪烁频率通过网络存储于服务器中，在服务器中还存储有定位区域地图;所述手持设备接收LED灯发出的光，将光信号转换为LED灯的闪烁频率信号，获得与该闪烁频率信号对应的LED灯的位置信息;本发明以LED灯光的闪频来实现信号传播，采用光感器采集LED灯的闪频信息，再通过预先存储于服务器中的地图信息，实现在室内的精确定位，其定位精度高，可精确定位当前所在的位置。