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(wú)法使用衛(wèi)星定位時(shí)，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(hào)到達(dá)地面時(shí)較弱、不能穿透建筑物的問(wèn)題。最終定位物體當(dāng)前所處的位置。主要采用無(wú)線(xiàn)通訊、基站定位、慣導(dǎo)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(shí)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(jī)的普及以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，地圖與導(dǎo)航類(lèi)軟件將進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代——室內(nèi)導(dǎo)航。經(jīng)研究，人們80%--90%的時(shí)間都是呆在室內(nèi)，70%移動(dòng)設(shè)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(lái)，包括谷歌、微軟、蘋(píng)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(xué)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(lái)一波創(chuàng)新高潮，各種基于此技術(shù)的應(yīng)用將出現(xiàn)在我們的面前，其影響和規(guī)模絕不會(huì)亞于GPS。民用領(lǐng)域可以想象一些比較常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景，比如在機(jī)場(chǎng)大廳、展廳、大型商場(chǎng)、超市、公共場(chǎng)所室內(nèi)導(dǎo)航，能夠快速找到安全出口、電梯，家長(zhǎng)用來(lái)跟蹤小孩的位置避免小孩在超市中走丟。室內(nèi)停車(chē)，找車(chē)位、停車(chē)，計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)等。智能家居，房屋根據(jù)你的位置打開(kāi)或關(guān)閉電燈。商場(chǎng)商戶(hù)，商店根據(jù)用戶(hù)的具體位置向用戶(hù)推送更多關(guān)于商品的介紹，促銷(xiāo)活動(dòng)，排隊(duì)預(yù)約，支付服務(wù)等。大型建筑物應(yīng)急疏散，公共安全，災(zāi)后救援。大數(shù)據(jù)分析：室內(nèi)定位系統(tǒng)可以進(jìn)行更高精度、更大量級(jí)的大數(shù)據(jù)分析，室內(nèi)定位數(shù)據(jù)可以捕捉用戶(hù)在某個(gè)貨架或者店鋪的光顧頻率、停留時(shí)間，從而得出用戶(hù)的類(lèi)型、興趣和偏好等特質(zhì)以及店鋪熱度、品牌關(guān)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(wàn)達(dá)廣場(chǎng)借此發(fā)現(xiàn)許多在必勝客消費(fèi)的客戶(hù)都會(huì)去ZARA消費(fèi)，他們據(jù)此針對(duì)性的做了兩者間的聯(lián)合促銷(xiāo)，得到了良好的收效。如果相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化后，應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)十分廣泛。工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景，如礦井，工廠廠房?jī)?nèi)精確地定位工人、設(shè)備（叉車(chē)）上位置，實(shí)時(shí)時(shí)地將人、車(chē)、物的位置信息準(zhǔn)確地將反映到工廠控制中心，方便管理人員進(jìn)行安全區(qū)域管控、人員在崗監(jiān)控、車(chē)輛實(shí)時(shí)軌跡監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)，通過(guò)合理調(diào)度安排，從而提高企業(yè)的管理水平。實(shí)時(shí)精確地定位物資，方便管理人員進(jìn)行物資查詢(xún)、物資盤(pán)點(diǎn)等。軍事領(lǐng)域場(chǎng)景如室內(nèi)無(wú)人機(jī)、機(jī)器人位置監(jiān)控，軍用槍械定位、驅(qū)動(dòng)軍事訓(xùn)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(lèi)1、藍(lán)牙藍(lán)牙通訊是一種短距離低功耗的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)后，將網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶(hù)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式，并保證藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備。這樣通過(guò)檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度就可以獲得用戶(hù)的位置信息。藍(lán)牙定位主要應(yīng)用于小范圍定位，例如：?jiǎn)螌哟髲d或倉(cāng)庫(kù)。對(duì)于持有集成了藍(lán)牙功能移動(dòng)終端設(shè)備，只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開(kāi)啟，藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行位置判斷。不過(guò)，對(duì)于復(fù)雜的空間環(huán)境，藍(lán)牙定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號(hào)干擾大。目前諾基亞，蘋(píng)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(guò)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)（包括無(wú)線(xiàn)路由器）組成的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境中的定位、監(jiān)測(cè)和追蹤任務(wù)。它以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)）的位置信息為基礎(chǔ)和前提，采用經(jīng)驗(yàn)測(cè)試和信號(hào)傳播模型相結(jié)合的方式，對(duì)已接入的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)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(cè)算僅基于當(dāng)前連接的Wi-Fi接入點(diǎn)，而不是參照周邊Wi-Fi的信號(hào)強(qiáng)度合成圖，則Wi-Fi定位就很容易存在誤差（例如：定位樓層錯(cuò)誤）。另外，Wi-Fi接入點(diǎn)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(hào)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(cè)距（發(fā)射超聲波并接收由被測(cè)物產(chǎn)生的回波后，根據(jù)回波與發(fā)射波的時(shí)間差計(jì)算出兩者之間的距離），并通過(guò)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(jiǎn)單，但容易受多徑效應(yīng)和非視距傳播的影響，降低定位精度；同時(shí)，它還需要大量的底層硬件設(shè)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(guò)發(fā)送和接收具有納秒或納秒級(jí)以下的極窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，可用于室內(nèi)精確定位，例如：戰(zhàn)場(chǎng)士兵的位置發(fā)現(xiàn)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(qiáng)、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能夠提高精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)，通常用于室內(nèi)移動(dòng)物體的定位跟蹤或?qū)Ш?。三、?duì)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(shí)施難度等方面進(jìn)行了一個(gè)劃分。各種技術(shù)的技術(shù)性能詳細(xì)對(duì)比如下表（缺少無(wú)線(xiàn)電，LED，地磁等數(shù)據(jù)）在民用領(lǐng)域，移動(dòng)設(shè)備兼容性、成本作為首要考慮兩個(gè)要素，推薦采用WIFI，藍(lán)牙，LED等技術(shù)。在工業(yè)領(lǐng)域，更注重實(shí)時(shí)性和定位精度，RFID(射頻識(shí)別技術(shù))，Zigbee更為合適。在軍事領(lǐng)域，注重安全性，就不能采用(射頻識(shí)別技術(shù))，可以考慮采用超寬帶。四小結(jié)國(guó)內(nèi)外目前在室內(nèi)定位技術(shù)及服務(wù)領(lǐng)域有無(wú)數(shù)科技的企業(yè)，其中不乏大量創(chuàng)業(yè)公司，每個(gè)公司都有自己相關(guān)產(chǎn)品及成熟的解決方案。但目前來(lái)看該行業(yè)發(fā)展尚不成熟，依然處于市場(chǎng)培育期，行業(yè)發(fā)展的瓶頸主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不統(tǒng)一；室內(nèi)地圖數(shù)