室內(nèi)三維定位技術(shù)

室內(nèi)三維定位技術(shù)一、概述室內(nèi)定位參考百科的描述為：在室內(nèi)環(huán)境無法使用衛(wèi)星定位時，使用室內(nèi)定位技術(shù)作為衛(wèi)星定位的輔助定位，解決衛(wèi)星信號到達地面時較弱、不能穿透建筑物的問題。最終定位物體當前所處的位置。主要采用無線通訊、基站定位、慣導定位等多種技術(shù)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。隨著智能手機的普及以及移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，地圖與導航類軟件將進入一個新的時代——室內(nèi)導航。經(jīng)研究，人們80%--90%的時間都是呆在室內(nèi)，70%移動設備的使用都是在室內(nèi)，80%的數(shù)據(jù)連接也在室內(nèi)。近幾年來，包括谷歌、微軟、蘋果、博通等在內(nèi)的一些科技巨頭，還有一些世界有名的大學都在研究室內(nèi)定位技術(shù)。室內(nèi)定位技術(shù)的商業(yè)化必將帶來一波創(chuàng)新高潮，各種基于此技術(shù)的應用將出現(xiàn)在我們的面前，其影響和規(guī)模絕不會亞于GPS。民用領域可以想象一些比較常見的應用場景，比如在機場大廳、展廳、大型商場、超市、公共場所室內(nèi)導航，能夠快速找到安全出口、電梯，家長用來跟蹤小孩的位置避免小孩在超市中走丟。室內(nèi)停車，找車位、停車，計時計費等。智能家居，房屋根據(jù)你的位置打開或關閉電燈。商場商戶，商店根據(jù)用戶的具體位置向用戶推送更多關于商品的介紹，促銷活動，排隊預約，支付服務等。大型建筑物應急疏散，公共安全，災后救援。大數(shù)據(jù)分析：室內(nèi)定位系統(tǒng)可以進行更高精度、更大量級的大數(shù)據(jù)分析，室內(nèi)定位數(shù)據(jù)可以捕捉用戶在某個貨架或者店鋪的光顧頻率、停留時間，從而得出用戶的類型、興趣和偏好等特質(zhì)以及店鋪熱度、品牌關聯(lián)度等重要結(jié)論，為商業(yè)分析提供有力的工具。例如，萬達廣場借此發(fā)現(xiàn)許多在必勝客消費的客戶都會去ZARA消費，他們據(jù)此針對性的做了兩者間的聯(lián)合促銷，得到了良好的收效。如果相關技術(shù)產(chǎn)業(yè)化后，應用場景會十分廣泛。工業(yè)領域應用場景，如礦井，工廠廠房內(nèi)精確地定位工人、設備（叉車）上位置，實時時地將人、車、物的位置信息準確地將反映到工廠控制中心，方便管理人員進行安全區(qū)域管控、人員在崗監(jiān)控、車輛實時軌跡監(jiān)控。實現(xiàn)精益生產(chǎn)，通過合理調(diào)度安排，從而提高企業(yè)的管理水平。實時精確地定位物資，方便管理人員進行物資查詢、物資盤點等。軍事領域場景如室內(nèi)無人機、機器人位置監(jiān)控，軍用槍械定位、驅(qū)動軍事訓練人員定位、重要資產(chǎn)定位，監(jiān)獄人員監(jiān)控等。二、室內(nèi)定位技術(shù)分類1、藍牙藍牙通訊是一種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù)，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。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。目前諾基亞，蘋果公司（BLE），高通等公司均在該技術(shù)方面有成熟的解決方案。2、WIFI，3G等通過無線接入點（包括無線路由器）組成的無線局域網(wǎng)絡(WLAN)，可以實現(xiàn)復雜環(huán)境中的定位、監(jiān)測和追蹤任務。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(jié)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）。另外，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。超聲波定位主要采用反射式測距（發(fā)射超聲波并接收由被測物產(chǎn)生的回波后，根據(jù)回波與發(fā)射波的時間差計算出兩者之間的距離），并通過三角定位等算法確定物體的位置。超聲波定位整體定位精度較高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但容易受多徑效應和非視距傳播的影響，降低定位精度；同時，它還需要大量的底層硬件設施投資，總體成本較高。9、超寬帶技術(shù)超寬帶技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)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?。三、對比從上圖可以看到，目前室內(nèi)定位大致有那些主要技術(shù)方向，從定位性能和實施難度等方面進行了一個劃分。各種技術(shù)的技術(shù)性能詳細對比如下表（缺少無線電，LED，地磁等數(shù)據(jù)）在民用領域，移動設備兼容性、成本作為首要考慮兩個要素，推薦采用WIFI，藍牙，LED等技術(shù)。在工業(yè)領域，更注重實時性和定位精度，RFID(射頻識別技術(shù))，Zigbee更為合適。在軍事領域，注重安全性，就不能采用(射頻識別技術(shù))，可以考慮采用超寬帶。四小結(jié)國內(nèi)外目前在室內(nèi)定位技術(shù)及服務領域有無數(shù)科技的企業(yè)，其中不乏大量創(chuàng)業(yè)公司，每個公司都有自己相關產(chǎn)品及成熟的解決方案。但目前來看該行業(yè)發(fā)展尚不成熟，依然處于市場培育期，行業(yè)發(fā)展的瓶頸主要體現(xiàn)在以下幾個方面：技術(shù)標準尚不統(tǒng)一；室內(nèi)地圖數(shù)