室內(nèi)定位技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

　　基于慣性傳感器的輔助定位：慣性傳感器如加速度計(jì)、陀螺儀、磁場(chǎng)計(jì)和壓力傳感器已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備上，它們提供9軸或12軸自由度的運(yùn)動(dòng)估算。這些傳感器可以估計(jì)用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)地推算用戶的運(yùn)動(dòng)軌跡及高度信息。根據(jù)估算的運(yùn)動(dòng)軌跡，系統(tǒng)可以給出目標(biāo)用戶相對(duì)初始點(diǎn)或參考點(diǎn)的相對(duì)位置。它的優(yōu)點(diǎn)是在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)可以給出準(zhǔn)確的相對(duì)位置估計(jì)，并且位置更新速度快，另外功耗也較低;其缺點(diǎn)是長(zhǎng)時(shí)間的估算誤差大，另外有些系統(tǒng)對(duì)用戶會(huì)提出使用限制，比如設(shè)備只能采取特定的指向。基于慣性傳感器的輔助定位已經(jīng)開(kāi)始被廣泛應(yīng)用。

　　地圖匹配技術(shù)：室內(nèi)地圖技術(shù)也需要迅速發(fā)展，地圖匹配技術(shù)可以幫助定位技術(shù)提高精度，比如通過(guò)地圖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析來(lái)修正慣性傳感器給出的位置推算結(jié)果，可以很好地提高慣性傳感器位置推算的精度。

　　低功耗藍(lán)牙技術(shù)：基于低功耗藍(lán)牙的定位技術(shù)會(huì)變得越來(lái)越重要，尤其是對(duì)零售領(lǐng)域的應(yīng)用。 該技術(shù)需要布局Beacon網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)Beacon創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)區(qū)域，定位精度可以做到區(qū)域定位，也可以通過(guò)RSSI與距離的關(guān)系公式計(jì)算出設(shè)備與Beacon之間的距離，另外還可以利用三邊測(cè)量定位、指紋算法等增加定位精度。多個(gè)Beacons，并且拓?fù)浜侠?，能達(dá)到比較好的室內(nèi)定位效果?，F(xiàn)在的局限是需要布局專(zhuān)用的Beacon設(shè)施，其覆蓋范圍不廣，并且很多移動(dòng)用戶不經(jīng)常開(kāi)啟藍(lán)牙設(shè)備。 隨著很多大公司的推動(dòng)，相關(guān)技術(shù)會(huì)有更大的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用空間。

　　圖2列舉了主要的室內(nèi)定位技術(shù)和其主要的推動(dòng)者，這里主要是針對(duì)國(guó)外的公司的調(diào)研結(jié)果。

　　室內(nèi)定位已經(jīng)迎來(lái)了高速發(fā)展的階段，現(xiàn)在可以看到和預(yù)測(cè)的趨勢(shì)可以總結(jié)以下幾點(diǎn)：

　　(1)基于低功耗藍(lán)牙BLE的定位技術(shù)會(huì)被越來(lái)越廣泛應(yīng)用。藍(lán)牙室內(nèi)定位已發(fā)展一段時(shí)間，但過(guò)去并未受重視，隨著蘋(píng)果公司提出的iBeacon技術(shù)， BLE 定位受到相當(dāng)大的關(guān)注。目前基于該技術(shù)的信息推送應(yīng)用在零售業(yè)已經(jīng)獲得相當(dāng)大的響應(yīng)，預(yù)期未來(lái)BLE室內(nèi)定位技術(shù)會(huì)更多結(jié)合信息推送、移動(dòng)支付等應(yīng)用，或被實(shí)踐在日常生活上提供個(gè)性化服務(wù)。

　　(2)多種技術(shù)結(jié)合的混合定位方法，以滿足各種室內(nèi)環(huán)境和應(yīng)用場(chǎng)景的需求，并彌補(bǔ)單一技術(shù)的局限。越來(lái)越多的解決方案已經(jīng)將9軸或12軸慣性傳感器技術(shù)和其它技術(shù)如基于WiFi的定位技術(shù)融合到一起，并且這已經(jīng)成為趨勢(shì)。Google、Broadcom、CSR 都提供多種技術(shù)融合的混合解決方案。未來(lái)會(huì)有更多的解決方案是完整的傳感器/WiFi/BLE的混合解決方案以滿足多種需求。

　　(3)室內(nèi)地圖和室內(nèi)定位數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)迅速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)趨于成熟，以保證快速擴(kuò)展的能力和定位性能的可靠性與一致性。這里的挑戰(zhàn)包括地圖和數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)展性，快速有效地產(chǎn)生和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)，比如通過(guò)眾包的方法。

　　(4)基于位置的應(yīng)用和服務(wù)會(huì)更多利用附近的感應(yīng)和發(fā)現(xiàn)。相對(duì)定位而言，附近的發(fā)現(xiàn)會(huì)更簡(jiǎn)單因?yàn)樗⒉恍枰?jì)算精確位置，而只是發(fā)現(xiàn)附近的設(shè)備就能提供相應(yīng)的服務(wù)。這種技術(shù)對(duì)于室內(nèi)和連續(xù)無(wú)處不在的定位而言有很大影響，并可以作為很好的補(bǔ)充，尤其是針對(duì)精確定位不容易實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景。相關(guān)的技術(shù)有BT/BLE、LTE Direct、WiFi Direct、NFC等。

　　(5)采用專(zhuān)用的定位引擎來(lái)處理定位、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、傳感器數(shù)據(jù)分析、信息融合和地理圍欄等。通過(guò)用專(zhuān)用的處理器來(lái)處理運(yùn)動(dòng)，情境和定位，可以降低對(duì)應(yīng)用處理器的喚醒，以?xún)?yōu)化和降低功耗，達(dá)到隨時(shí)隨地都知道所處位置的目標(biāo)。

　　(6)低功耗優(yōu)化，降低定位功能對(duì)移動(dòng)設(shè)備帶來(lái)的額外功耗以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的精準(zhǔn)定位。包括使用專(zhuān)用的定位處理引擎以盡量少喚醒應(yīng)用處理器，結(jié)合運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和行為模式的檢測(cè)來(lái)降低功耗，通過(guò)多種定位技術(shù)的融合選擇最省電同時(shí)滿足精度的技術(shù)，并關(guān)閉或使高功耗的定位技術(shù)處于休眠模式，以降低高功耗傳感器的使用等。

　　小結(jié)

　　本文介紹了室內(nèi)定位技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)。內(nèi)容分為幾個(gè)部分，首先概述一些室內(nèi)定位技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景，并基于這些應(yīng)用提出一些相應(yīng)的系統(tǒng)需求。然后對(duì)不同的定位技術(shù)及它們的優(yōu)勢(shì)和局限做出分析。最后，討論了室內(nèi)定位領(lǐng)域的新發(fā)展趨勢(shì)。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] ABI Research.Smartphone indoor location technologies. June 2013
　　[2]Harle R.A survey of indoor inertial positioning systems for pedestrians.IEEE Communications surveys & tutorials, 2013,15(3)
　　[3]Gu Yanying,Lo A,Niemegeers I.A survey of indoor positioning systems for wireless personal networks.IEEE Communications Survey & Tutorials,2009,11(1)
　　[4]Liu Hui,Darabi H,Banerjee P,et al.Survey of wireless indoor positioning techniques and systems.IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics-Part C: Applications and Reviews,2007,37(6)
　　[5]Hightower J,Borriello G.Location systems for ubiquitous computing.IEEE Computer magazine, August 2001