室内定位技术的起源、发展和前景

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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。
地球上每一栋建筑物、每一个 楼层、甚至每一个角落，它们 的地磁都是不一样的。正因如 此，通过探测其地磁就可以对 它们进行定位。
该设备具有发射信号的能力，并且上面标注了HAIP ID的字样，那么这个叫做诺基 亚LD-6T的设备就是具有诺基亚拥有独立自主产权的高精度室内定位发射台。
诺基亚方案
❖
IndoorAtlas方案
用户需要 上传建筑 平面图
拿着移动设备绕 室内一圈，记录 下各个位置的地 磁信号特征，这 些信息需要上传 到IndoorAtlas的
2009 2010 2011
移动数据业务量增长趋势（单位：亿MB）
室内定位的应用前景
❖随着智能手机的普及，以及移动互联网的发展，地图与导航类软件 将进入一个新的时代——室内导航。
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人们平均80-90%的时间在室内 70%的移动电话使用在室内 80%的数据连接使用在室内
outdoor indoor
▪ FCC的这些举措大大促进了关于定位技术及其服务业务研究的 发展，很多国家开始致力于研究商用定位技术并推出了各具特 色的商用定位服务。近几年，全球移动用户的数量迅猛发展，
▪ 为商用位置服务提供了极其诱人的市场前景。相关的位置服务 业务可包括：紧急求救电话服务、物流管理、商业求助电话服 务、个人问询服务、车辆导航服务、特定跟踪服务等等。
通过服务器进行处理分析之 后为用户提供更准确的定位 服务。
诺基亚方案
• 诺基亚在研究室内定位技术时，研发出名为High Accuracy Indoor
Positioning (HAIP)的装置
设备带有蓝牙模块，就能够使用这种
一
技术进行定位
仅有一个蓝牙模块还不能完成定位，
二
还需要在室内安装一种定位发射台， 通过这两者之间的通信完成定位。
❖ 关于室内定位技术的几个样例方案
谷歌方案 诺基亚方案 博通方案 IndoorAtlas方案 Qubulus方案
杜克大学方案
谷歌方案
室内一般也能搜 索到2～3颗卫星
GPS
wifi
基站
盲点
室内无GPS、 wifi或基站信 号的地方
目前此方案的精度还不是很满意，所以谷歌后来又发布了一个叫 “Google Maps Floor Plan Marker”的手机应用，号召用户按照一定的 步骤来提高室内导航的精度。
THREE
“应用程序的最好的是，它是递归的，从 零开始记录，随着时间的推移，它记录的 信息越来越丰富，它定位的准确度也会逐 渐提高。
室内定位技术遇到的主要问题
-现在，已有大量技术应用于室外和室内定位，如GPS、射频识别 、Wi-Fi等。然而，这些技术都必须通过各自的协议使用自带的应 用程序接口。严重阻碍异构方案的发展。
简单介绍室内定位技术
题目
室内定位技术概述 室内定位技术的现状 室内定位技术的应用前景
室内定位技术概述
❖起源
▪ 美国联邦通信委员会(FCC)于1996年下达指示要求移动运营商 为移动电话用户提供E-911(紧急救援)服务，这就要求对所有 移动电话用户实现定位功能，同时，FCC又于1999年对定位 精度做出新的要求。
❖研究团队已经在一个4593英尺深(约合1380米)的矿洞中完成测试，该应用运行良好。而该应用在 建筑物中运行的精确范围在0.1米-2米;用户无需安装其他配套软硬件即可使用，也可以配合其他地图 应用获得更精确的位置信息。
Qubulus方案
无线电信号的强弱
根据无线电信号 （Radio Signature）
来定位
收集无线电信号
根据这些差 异计算出具
体位置
Qubulus方案
指纹图谱 根据无线信号的变化，采集无线信号 生成图谱 定位引擎 QPS™引擎需要两个输入：器件的 无线信号，与先前生成的指纹。
Qubulus方案
杜克大学方案
杜克大学方案
Title in 信号he死re角
UnLoc
UnLoc
T感it应le 器in here
UnLoc
杜克大学方案
ONE TWO
我们的技术采用相同的直觉 - 它充分利用了看不 见“的标志性建筑在室内环境中，手机使用其内 置的传感器可以感知。示例的地标可以是不同的 运动由电梯或楼梯间创建的签名，因为手机可以 检测到运动，或WiFi或3G信号没有一定的死区
一旦检测到这样一种无形的地标，在手机上可以 推断其当前的位置，然后从该点向前运动传感器 （如加速度计，罗盘和陀螺仪）追踪其路径。随 着时间的推移跟踪可能会变得不准确，但手机根 据标志性建筑，不断地修正了自己的位置。
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UnLoc
借助现实生活中路标（landmarks）的思想
1.通过感知wifi、3G信号死角路标 来计算你的位置
2.通过运动特征，如电梯、楼梯等， 这些位置已知的路标来计算你的位 置
3.当设备移动的时候，就根据其他 感应器（ 陀螺仪、加速度传感器、 方位传感器等）来跟踪设备的位置。 这一过程精度会逐渐降低，但当到 达下一个路标时，位置就会被校准。
室内定位的应用前景
室内定位的应用前景
珍惜时间 创造价值
服务器。
地球磁场
IndoorAtlas方案
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InDooRatlas是有芬兰奥卢大 学(University of Oulu)的一个 研究团队开发的移动地图应用 ，可以通过识别不同地点的地 磁，帮助用户进行室内导航。
IndoorAtlas通过识别地球每个 位置独特的地磁进行定位，它 甚至可以在没有无线信号的区 域进行工作。
室内定位技术概述
❖定义
自有手机定位
公用移动定位
移动定位
移动定位技术是利用无线移动通信网络， 通过对接收到的无线电波的一些参数进行 测量，根据特定的算法对某一移动终端或 个人在某一时间所处的地理位置进行精确 测定，以便为移动终端用户提供相关的位 置信息服务，或进行实时的监测和跟踪。
室内定位
室内定位技术的现状
2004
室内定位的应用前景
首先，公共安全和应急响应。在紧急情况下，每一个人都想被救援 人员精确定位到，大到建筑物的位置，甚至是楼层或者房间号。 其次，可以应用于手机购物、移动电子商务、个性化广告/优惠信息 等。
室内定位的应用前景
面向大型建筑物应急疏散、公共安全、及灾后救援重大应用需求， 突破了基于无线与传感网的大型复杂建筑物室内精确定位和位置服 务等关键技术，研制出大型建筑复杂环境室内定位系统，并在国家 大剧院得到应用，实现了高精度室内外无缝定位，为大型建筑物定 位导航监控与应急服务管理提供了技术支撑。
室内定位技术解决方案介绍 室内定位方案样例介绍 室内定位技术遇到的主要问题
室内定位技术解决方案介绍
红外线室内定位技术 超声波定位技术 蓝牙定位技术
射频识别定位技术 超宽带定位技术
LEFT
WIFI定位技术 ZigBee定位技术 计算机视觉定位技术
磁场定位技术 信标定ห้องสมุดไป่ตู้技术
RIGHT
室内定位方案样例介绍
发射台可以覆盖100m×100m的范围，定
三
位精度在30cm～100cm，而且成本低、 功耗低等特点，一台或多台都能完成定位。
诺基亚方案
诺基亚方案
❖诺基亚LD-6T
HAIP还具有每秒50次的高 速实时跟踪的特点，并且不 限制被跟踪移动物体的数量， 不需要校准不需要维护，发 射台不需要网络连接，没有 延迟，更重要的是，它将不 会泄露用户的隐私，并且现 在的智能手机都拥有蓝牙模 块，用户不需要额外购买其 他的设备。
谷歌方案
❖谷歌一直在努力解决两个问题
Before
After
获取更多的 建筑平面图
谷歌目前想通过“众 包”的方式解决数据 源的问题，就是鼓励 用户上传建筑平面图。
谷歌目前想通过“众包”的 方式解决数据源的问题，就 是鼓励用户上传建筑平面图。
收集一些 GPS、wifi、 基站等信息
用户在使用谷歌的 室内导航时，谷歌 会收集一些GPS、 wifi、基站等信息
精度问题仍然是无法快速普及应用的主要原因
室内定位的应用前景
140
100 50
随着数据业务和多媒体业务数据的增长，人 们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复 杂的室内环境，如机场大厅、展厅、超市、 图书馆、地下停车场、矿井等环境中，尝尝 需要确定移动终端或其持有者、设备与物品 在室内的位置信息，但是受定位之间、定位 精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较 完善的定位技术目前还无法很好地利用。因 此很多企业与科研机构对室内定位技术做了 深入开发和研究。
-使用标准协议的异构定位解决方案也是存在的，它们使用隐藏底 层定位技术的实时传输协议(RTP)和实时传输控制协议(PTCP)， 可以实现方案间的无缝切换。使用主动射频识别实时定位系统 (RTLS)并结合GPS技术的商业系统已经存在。
-对于室内定位而言，还没有一个通用的技术;需要通过技术的融合 来解决这种典型的应用案例。利用强大的中间件和应用软件，集 成两种互补追踪技术的解决方案也是存在的。它能够提供更为完 整的异构解决方案，以及更高的整体定位系统覆盖范围和可用性 。