室内三维定位技术

室内三维定位技术

一、概述

室内定位参考百科的描述为：在室内环境无法使用卫星定位时，使用室内

定位技术作为卫星定位的辅助定位，解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透

建筑物的问题。最终定位物体当前所处的位置。主要采用无线通讯、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。

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。经研究，人们80%--90%的时间都是呆在室内，70%

移动设备的使用都是在室内，80%的数据连接也在室内。近几年来，包括谷歌、微软、苹果、博通等在内的一些科技巨头，还有一些世界有名的大学都在研究

室内定位技术。室内定位技术的商业化必将带来一波创新高潮，各种基于此技

术的应用将出现在我们的面前，其影响和规模绝不会亚于GPS。

民用领域可以想象一些比较常见的应用场景，比如在机场大厅、展厅、大

型商场、超市、公共场所室内导航，能够快速找到安全出口、电梯，家长用来

跟踪小孩的位置避免小孩在超市中走丢。室内停车，找车位、停车，计时计费等。智能家居，房屋根据你的位置打开或关闭电灯。商场商户，商店根据用户

的具体位置向用户推送更多关于商品的介绍，促销活动，排队预约，支付服务等。大型建筑物应急疏散，公共安全，灾后救援。大数据分析：室内定位系统

可以进行更高精度、更大量级的大数据分析，室内定位数据可以捕捉用户在某

个货架或者店铺的光顾频率、停留时间，从而得出用户的类型、兴趣和偏好等

特质以及店铺热度、品牌关联度等重要结论，为商业分析提供有力的工具。例如，万达广场借此发现许多在必胜客消费的客户都会去ZARA消费，他们据此针对性的做了两者间的联合促销，得到了良好的收效。如果相关技术产业化后，

应用场景会十分广泛。

工业领域应用场景，如矿井，工厂厂房内精确地定位工人、设备（叉车）

上位置，实时时地将人、车、物的位置信息准确地将反映到工厂控制中心，方

便管理人员进行安全区域管控、人员在岗监控、车辆实时轨迹监控。实现精益生产，通过合理调度安排，从而提高企业的管理水平。实时精确地定位物资，方便管理人员进行物资查询、物资盘点等。

军事领域场景如室内无人机、机器人位置监控，军用枪械定位、驱动军事训练人员定位、重要资产定位，监狱人员监控等。

二、室内定位技术分类

1、蓝牙

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。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。

目前诺基亚，苹果公司（BLE），高通等公司均在该技术方面有成熟的解决方案。

2、WIFI，3G等

通过无线接入点（包括无线路由器）组成的无线局域网络(WLAN)，可以实现复杂环境中的定位、监测和追踪任务。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）。

另外，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。

如博通公司，杜克大学方案等

3、地磁场

IndoorAtlas方案。IndoorAtlas是一家专注于室内导航解决方案的公司，是一家刚成立的创业公司。IndoorAtlas的方案基于地球磁场，依据是每一个具体位置的磁场信息都不一样。不过使用这种技术进行导航比较麻烦，首先用户需要上传建筑平面图，然后还需要你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的服务器。最后，你需要使用IndoorAtlas提供的工具包开发一个应用才能使用定位功能。目前可执行性不高，精度也较差，仍需要技术突破。

4、无线电

无线电技术就是指在自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波上面搭载了一些信号，并通过这些信号传送的时间、空间等方面来寻找人们需要的东西的技术。

1）Qubulus。Qubulus公司根据无线电信号（Radio Signature）来定位。每一个位置的无线电信号数量、频度、强度等也是不同的，Qubulus根据这些差异计算出你的具体位置。使用Qubulus的方案，你同样需要收集室内的无线电信号。Qubulus也提供了开发工具包，很容易申请下来。开发工具包里有一个例子，可以使用Eclipse直接编译通过。

2）清研讯科。LocalSense®是国产新型室内外无线定位系统解决方案，采LocalSense®无线脉冲专利技术，系统最高可达10cm级定位精度。系统由本公司独立研发，拥有多项知识产权，研发团队来自清华大学测试技术与仪器国家重点实验室，是国内唯一的工业高精度定位、商业智能定位全领域产品和服务提供商。

5、LED技术

该技术的原理是将需要传输的信息编译成一段调制信号，用脉宽调制的方法附加到LED灯具的驱动电流上，利用户内无处不在的光源作为发射载体，

通过专业终端或任何智能终端来接收并解码，从而通过灯具完成信息传输的目的。由于可见光通信具有定位精准、成本低廉、附加值高等优势，伴随着未来

半导体照明灯具的大量普及。

代表技术商有：

ByteLight，中国华策等。在商业模式上两者均是选择技术授权的形式。

它自己不生产芯片也不生产灯具，而是向厂商 (及开发者) 提供硬件技术授权

以及配套的移动应用技术。ByteLight现在已经和GE合作，即将投入试验。

6、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

7、ZigBee技术

ZigBee是一种短距离、低速率的无线网络技术。它介于RFID和蓝牙之间，可以通过传感器之间的相互协调通信进行设备的位置定位。这些传感器只需要

很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以ZigBee最显著的技术特点是它的低功耗和低成本。

相关技术商：南京物联传感技术有限公司

8、超声波技术