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九六零二易

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室內(nèi)定位技術(shù)講解

2012-07-03 13:30:01

發(fā)展背景

迄今為止,室內(nèi)定位技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了二十年。精準(zhǔn)的室內(nèi)定位有可能改變?nèi)藗冊(cè)谑覂?nèi)的導(dǎo)航方式,如同全球定位系統(tǒng)(GPS)改變?nèi)藗冊(cè)谑彝獾膶?dǎo)航方式一樣。使用智能手機(jī)進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航的場(chǎng)景包括定位大學(xué)、商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、體育賽事、會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)等公共建筑內(nèi)的人所在的地點(diǎn),跟蹤兒童和老人。為滿(mǎn)足此類(lèi)需求,室內(nèi)定位技術(shù)在辦公大樓的定位精度必須確保被定位的設(shè)備所在的樓層和房間可以被正確識(shí)別;而對(duì)于大型的開(kāi)放空間,如機(jī)場(chǎng)和購(gòu)物中心,幾米的定位誤差足以建立視覺(jué)接觸,并找到目標(biāo)位置。

技術(shù)分類(lèi)

無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施的方法側(cè)重于利用現(xiàn)有的Wi-Fi、FM&TV、GSM、地磁和聲信號(hào),通過(guò)指紋識(shí)別實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位?;诨A(chǔ)設(shè)施的方法依賴(lài)于定制射頻信標(biāo)的部署,如射頻識(shí)別、紅外、超聲波、藍(lán)牙、短程FM發(fā)射機(jī)、燈光和磁信號(hào)調(diào)制器,以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的室內(nèi)定位。

此外,由于智能手機(jī)一般都會(huì)配備GNSS導(dǎo)航儀,因此智能手機(jī)在室外導(dǎo)航場(chǎng)景下的使用隨處可見(jiàn)。但是,目前還沒(méi)有一種技術(shù)可以基于智能手機(jī)提供可靠的室內(nèi)定位。適合應(yīng)用于智能手機(jī)上的室內(nèi)定位技術(shù)有:

1.使用射頻(RF)信號(hào),無(wú)論是已經(jīng)存在的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)或蜂窩網(wǎng)絡(luò),還是由新的專(zhuān)用基礎(chǔ)設(shè)施(RFID/NFC、藍(lán)牙)生成的射頻信號(hào)。

2.獨(dú)立傳感器:三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、三軸磁力計(jì)、氣壓計(jì)。

3.室內(nèi)地圖(建筑平面圖)。

4.磁場(chǎng)指紋。

然而,這些技術(shù)都不能憑借大眾化的智能手機(jī)滿(mǎn)足室內(nèi)定位所有需求,它們的優(yōu)缺點(diǎn)取決于每種技術(shù)的特性。例如,基于超寬帶和RFID的解決方案需要部署特定的基礎(chǔ)設(shè)施,并向智能手機(jī)添加新的硬件組件,這會(huì)產(chǎn)生附加開(kāi)銷(xiāo)。

目前大多數(shù)智能手機(jī)使用基于WLAN的室內(nèi)定位,通常滿(mǎn)足WLAN路由器數(shù)量豐富區(qū)域的定位精度需求。然而,定位精度在很大程度上取決于WLAN路由器的密度和無(wú)線(xiàn)電地圖的質(zhì)量,后者通常隨時(shí)間而惡化,必須定期更新。此外,對(duì)于基于WLAN的室內(nèi)定位技術(shù)而言,其指紋庫(kù)的建立過(guò)程,也將耗費(fèi)大量的人力和物力。如果使用額外的傳感器和建筑平面圖,可以改進(jìn)基于WLAN/BLE的定位?;诖艌?chǎng)的室內(nèi)定位在概念上類(lèi)似于軍用飛機(jī)和潛艇的地形導(dǎo)航系統(tǒng),其中高度或深度是通過(guò)地圖匹配來(lái)估計(jì)位置;但磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)受建筑物中的鋼材影響,產(chǎn)生局部磁場(chǎng)畸變。

下圖展示了近十年來(lái)比較常見(jiàn)的定位技術(shù)。

國(guó)內(nèi)外主要實(shí)驗(yàn)室、學(xué)者和賽事

1.牛津大學(xué) Niki Trigoni 教授團(tuán)隊(duì)

2.卡內(nèi)基梅隆大學(xué) Anthony Rowe 教授

3.微軟研究院及其每年一次的微軟室內(nèi)定位大賽

4.同濟(jì)大學(xué) 劉兒兀教授團(tuán)隊(duì)

5.還有一些著名的學(xué)者,我不再一一列舉

10年來(lái)有價(jià)值的參考文獻(xiàn)

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