室内定位分析文档格式.docx
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具体的用处就是通过室内定位技术让整个生产流程实现可视化，可追踪化。
可以有效的管理来访人员以及监控员工工作情况。
5、机场
一方面是机场的室内导航，具体表现在机场内部导航、登机口指示、位置提醒。
另一方面是机场的室物品定位，具体表现为行李箱、摆渡车等。
6、监狱、医院
监狱：
因为监狱里的人需要受人监管，但是总会有看管不严的时候。
室内定位技术，会在每个犯人手上上一个不可拆卸的手环，只要系统检查到有人单独在一个房间里停留时间过长，系统就会报警，通知狱警了。
医院：
现在医院挂号都已经开启智能化医疗时代，通过微信公众号平台即可预约挂号，到医院终端领取纸质挂号单，甚至之后的微信支付与药费等环节都会建立起来，随之而来的通过室内定位技术，帮助患者找到预约看病的科室以及引导患者到药房或到指定地点化验和检查等。
一定会非常的方便和便捷，同时需要结合医院的管理系统，叫号、等待、取化验单通知等，会很大程度缓解用户焦急等待的状态，让一切显得有序和高效。
7、仓储
实时精确地定位物资、叉车上的标签位置，零延时地将物、车的位置信息准确地将反映到仓库控制中心，方便管理人员进行物资查询、物资盘点、叉车监控。
精度达到精准，通过合理调度安排，从而提高企业的管理水平，使得生产效率提高千分之几、甚至百分之几。
室内定位面临难题
由于室内空间复杂的信道环境和空间拓扑关系，给室内定位带来很大的挑战。
虽然室内定位源很多，包括声、光、电、场等多种异源异构定位源，但各种定位源都有自身的缺陷和对定位环境的依赖性，使得他们只适用于额定环境和应用时具有一定的局限性。
例如Wi-Fi指纹匹配需要足够的信号覆盖；
磁场匹配需要显著磁场特征（磁干扰）；
视觉定位需要明亮的环境下才能保证高质量成像等。
目前还很难找到一种跟室外GNSS技术相似的开机即得的室内定位技术。
目前国际上最流行的室内定位技术是融合GNSS，Wi-Fi，蓝牙、内置传感器和磁场等定位源的任意组合，定位精度在2-5m之间。
在特定环境下，也能达到1m左右的精度。
低成本、高精度和广域覆盖的室内定位技术依然是实现高精度室内外无缝定位的最大障碍
1.
室内空间复杂的信道环境与空间拓扑关系
对视频信号来讲，信号发射器和接收机间通视是定位的基础。
任何遮挡会导致信号强度的迅速衰减或直接阻挡信号的传播。
GNSS信号无法穿越厚厚的建筑墙面是一个典型的例子。
卫星导航信号从2万多千米的高空，穿越大气层后传到地面，已经很微弱，再加上墙壁或玻璃的遮挡，能进入室内的GNSS信号只能通过高灵敏度接收机接收，其定位精度在几十米或者更差。
由于室内空间复杂的拓扑关系，室内空间内部信号遮挡是室内定位常遇到的问题，大大限制了很多室外定位技术在室内普及的可能性，也把有效定位范围限制在很小的范围内，给实现室内定位广域覆盖带来极大的困难。
此外，复杂的拓扑空间也导致复杂信号传播环境。
大量的反射信号也直接影响到测量精度，从而导致较大的定位误差。
复杂的空间拓扑关系从定位精度和可用性两个方面给室内定位带来诸多约束。
定位场景信号场的时空变化问题。
除了复杂的空间拓扑关系外，室内几何环境和信号环境的时空变化也是维持定位系统的高可持续性的最大障碍（如Wi-Fi基站的增减，室内电器和家具的布设变化，货架货物变化，展览场馆的布设变化等）。
如何感知和认知室内几何环境和信号环境的时空变化，提高对定位环境的自学习、自适应能力，实现定位指纹库（包括Wi-Fi指纹库，地磁指纹库等）、图像特征库、地标信息库自动更新，是室内定位领域还没解决的科学问题。
2.
异源异构的定位源
基于智能手机的室内定位源主要包括3大类：
卫星定位，短距离射频信号和传感器。
卫星定位包括GPS、北斗、Galileo和GLONASS；
短距离射频信号包括Wi-Fi和蓝牙；
传感器包括加速度计、磁力计、陀螺仪、气压计、光强度传感器、麦克风、扬声器和相机。
个别智能手机还包括深度相机，除了卫星定位接收机以外，所有传感器和射频信号都不是为定位用途而设置的，手机商在选择这些传感器和射频信号时首要考虑的性能不是定位。
卫星定位、短距离射频信号和传感器的信号机制和工作原理是完全不同的。
他们测量的物理量和测量方法也不一样，测量精度也因源而异。
为了得到最优的定位结果，通常需要融合这些异源异构的定位验。
在融合这些异源异构的定位源时，面临以下问题：
（1）
信号测量值同步问题。
由于不同定位源的测量过程是独立工作的，不同测量值的采样时间是不一样的。
如果位置计算在同一个手机上，可以把所有定位源的观测值都统一到同一时间系统（如手机时间），通过内差等方法把异源观测量归算到同一观测历元上。
如果位置计算在云端服务器上，所有参与定位的手机都必须统一到同一时间基准，比如说网络时。
不同手机的异源观测值也必须归算到同一观测历元。
前面所述方法只适用于用户在低速运动状态下（运动速度小于2m/s）。
在高速运动情况下，要考虑更高精度的时间同步方法。
（2）
信号采样频率不一致。
比如Wi-Fi信号的采样频率为1/3Hz，而加速度计的采样频率可以达到180Hz。
各种定位源的不同采样频率，要求定位算法具备不同历元处理不同数据组合的能力，包括数据掉包情形。
室内定位的位置更新率应该大于等于1Hz才能满足大多数位置服务的需求，尤其是跟人流动线相关的应用。
（3）
信号测量精度差异问题。
低成本传感器容易受环境因素干扰，影响信号测量精度，如运动传感器的测量精度就很差，不能直接用于惯性导航，但可以用于步频探测。
有些定位源如蓝牙天线阵列、视觉定位、音频定位等方法可以在局部范围内提供高精度距离、角度或坐标测量值。
由于受布设成本的限制，这些高精度测量值不能广域覆盖。
这就要求定位算法有足够的灵活性，融合不同观测精度的定位源，让有限的高精度测量值发挥最大的作用。
（4）
不同定位终端测量偏差问题。
由于不同定位终端（如手机）硬件上的差异，它们对同一定位源的测量值是存在偏差的。
比如不同手机对同一Wi-Fi基站的信号强度（RSSI）测量值是有偏差的，这种偏差虽然不很大，但足以影响定位精度。
不同手机的相机参数也不一样，在定位时必须考虑定位终端硬件上的差异，通过定标的方法，消除它们定位的影响。
这点对高精度定位（优于1m）尤为重要。
3.
移动终端上有限的计算资源
移动终端的计算资源主要体现在3个方面：
有限的计算能力、有限的供电能力和有限的存储能力。
随着智能手机的计算性能越来越高，一些复杂的定位算法如视觉定位，粒子滤波等都慢慢出现在室内定位的视野里。
由于智能手机是一个多功能的终端，定位功能只能占据小部分的CPU处理时间以保证其他主流功能如打电话、微信、拍照等正常工作。
从节能的角度看，不管手机的计算性能有多高，都不可以让智能手机处于连续高速运算状态，否则手机电池很快就耗尽。
除此之外，智能手机上的存储能力也有限，不足以运行复杂的定位算法如图像处理和复杂的深度学习算法。
室内定位技术优劣分析
下图是各种室内定位方案的对比图：
各种室内定位方案的不同参数指标对比表，如下表格：
技术
精度
穿透性
抗干扰性
手机应用
功耗
部署难度
成本
UWB
厘米级
中
高
否
---
Zigbee
10米级
蓝牙
米级
是
低
RFID
惯导
Wifi
地磁
超声波
光定位
定位源
定位精度
健壮性
复杂度
可扩展性
Wi-Fi
指纹匹配方式2~5m,测距方式受环境影响
易受环境、人体等干扰
指纹库的建立耗时耗人力
易
利用现有的设施,无额外成本
指纹识别方式2~5m,iBeacon,天线阵列方式<
1m
易受环境等干扰
指纹匹配的建立耗时耗人力
易，iBeacon作用距离短（小于5m）
天线阵列成本高
NFC
通过近场感知,厘米级,但作用距离短
好
需要布设大量的NFC标签
蜂窝技术
十几米到几十米
易受环境干扰
红外线
要求直射径
中，需要布设额外的收发装置
LED可见光
1~5m
中高，需要额外布设接收装置
惯性导航
取决于自身器件特性,有累积误差
2~5m
易受周围环境影响
计算机视觉
基于相机交会方法,几厘米,其他方法,米级
中,环境光线影响成像质量
很高
室内定位方案：
1、UWB（超宽带脉冲信号）
技术：
由多个传感器采用TDOA和AOA定位算法对标签位置进行分析
优点：
多径分辨能力强、精度高，定位精度可达厘米级
缺点：
难以实现大范围室内覆盖，定位成本非常高。
2、RFID
采用刷卡方式，根据阅读器位置对刷卡人员或设备进行区间定位
成本低
无法进行实时定位，定位精确度低，不具有通信能力，抗干扰能力较差。
3、Zigbee
通过若干个待定位的盲节点和一个已知位置的参考节点与网关之间形成组网，每个微小的盲节点之间相互协调通信以实现全部定位。
低功耗和低成本
信号传输受多径效应和移动的影响都很大，而且定位精度取决于信道物理品质、信号源密度、环境和算法的准确性，
4、超声波
超声波定位主要采用反射式测距（发射超声波并接收由被测物产生的回波后，根据回波与发射波的时间差计算出两者之间的距离），并通过三角定位等算法确定物体的位置。
超声波定位整体定位精度较高、系统结构简单
超声波在空气中的衰减较大，不适用于大型场合，加上反射测距时受多径效应和非视距传播影响很大，造成需要精确分析计算的底层硬件设施投资，成本太高。
5、惯导
主要利用终端惯性传感器采集的运动数据，如加速度传感器、陀螺仪等测量物体的速度、方向、加速度等信息，基于航位推测法，经过各种运算得到物体的位置信息。
不依赖于外部信息
随着行走时间增加，惯性导航定位的误差也在不断累积。
需要外界更高精度的数据源对其进行校准
6、LED
通过往天花板上的LED灯具实现，灯具发出像莫斯电报密码一样的闪烁信号，再由用户智能手机照相机接收并进行检测，
比较适用于实验室对简单物体的轨迹精确定位记录以及室内自走机器人的位置定位。
LED定位需要改造LED灯具，增加芯片，增加成本，红外线只能视距传播，穿透性极差也极易受灯光、烟雾等环境因素影响明显。
定位效果有限
7、wifi
Wi-Fi定位技术有两种，一种是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度，通过差分算法，来比较精准地对人和车辆进行三角定位。
另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度，通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库，来确定位置（“指纹”定位）
Wi-Fi定位适用于对人或者车的定位导航
无线电的传播很容易受到环境影响
8、地磁
地磁定位技术是利用室内不同位臵的地磁场差异,来确定室内位臵
精度3~5米
磁信号容易受到环境中不断变化的电、磁信号源干扰,定位结果不稳定,精度会受影响
9、红外
红外线技术室内定位是通过安装在室内的传感器，接收各移动设备（红外线IR标识）发射调制的红外射线进行定位，
具有相对较高的室内定位精度
由于光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播，容易受其他灯光干扰，并且红外线的传输距离较短，使其室内定位的效果很差。
移动设备放置在口袋里或者被墙壁遮挡时，就不能正常工作，需要在每个房间、走廊安装接收天线，导致总体造价较高。
10、蓝牙
通过测量信号强度进行定位
仅需钮扣电池即可运行，因此省去布电源线的麻烦，此外本身BTLE成本较为低廉，因此大量布建也不会有太高的部署费用
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
室内定位技术总结
室内定位已经迎来了高速发展的阶段，现在可以看到和预测的趋势可以总结以下几点：
（1）基于低功耗蓝牙BLE的定位技术会被越来越广泛应用。
蓝牙室内定位已发展一段时间，但过去并未受重视，随着苹果公司提出的iBeacon技术，BLE定位受到相当大的关注。
目前基于该技术的信息推送应用在零售业已经获得相当大的响应，预期未来BLE室内定位技术会更多结合信息推送、移动支付等应用，或被实践在日常生活上提供个性化服务。
（2）多种技术结合的混合定位方法，以满足各种室内环境和应用场景的需求，并弥补单一技术的局限。
越来越多的解决方案已经将9轴或12轴惯性传感器技术和其它技术如基于WiFi的定位技术融合到一起，并且这已经成为趋势。
Google、Broadcom、CSR都提供多种技术融合的混合解决方案。
未来会有更多的解决方案是完整的传感器/WiFi/BLE的混合解决方案以满足多种需求。
（3）室内地图和室内定位数据库会迅速发展，相关技术趋于成熟，以保证快速扩展的能力和定位性能的可靠性与一致性。
这里的挑战包括地图和数据库的扩展性，快速有效地产生和维护数据库的技术，比如通过众包的方法。
（4）基于位置的应用和服务会更多利用附近的感应和发现。
相对定位而言，附近的发现会更简单因为它并不需要计算精确位置，而只是发现附近的设备就能提供相应的服务。
这种技术对于室内和连续无处不在的定位而言有很大影响，并可以作为很好的补充，尤其是针对精确定位不容易实现的场景。
相关的技术有BT/BLE、LTEDirect、WiFi
Direct、NFC等。
（5）采用专用的定位引擎来处理定位、运动检测、传感器数据分析、信息融合和地理围栏等。
通过用专用的处理器来处理运动，情境和定位，可以降低对应用处理器的唤醒，以优化和降低功耗，达到随时随地都知道所处位置的目标。
（6）低功耗优化，降低定位功能对移动设备带来的额外功耗以实现随时随地的精准定位。
包括使用专用的定位处理引擎以尽量少唤醒应用处理器，结合运动检测和行为模式的检测来降低功耗，通过多种定位技术的融合选择最省电同时满足精度的技术，并关闭或使高功耗的定位技术处于休眠模式，以降低高功耗传感器的使用等。
定位技术环境制约
根据美国环境保护局的报告统计，人们有近70%-90%的时间是在室内度过。
室内定位技术是应急安全、智能仓储、人群监控、精准营销、移动健康、虚拟现实游戏及人类社交等需求的基础。
因此，实现准确、可靠、实时的室内定位，满足大众需求，具有非常重要的科学意义和社会应用价值。
但受限于空间布局、拓扑和复杂信号环境等方面的约束，实现准确、可靠、实时的室内定位，满足现有各类定位需求仍有很大的挑战性。
其主要受制原因在于：
主流的全球卫星导航系统（globalnavigationsatellitesystems，GNSS）目前虽然已经被广域大规模商业应用，在室外开阔环境下定位精度已可以解决大部分定位需求，但该类信号无法覆盖室内，难以形成定位。
室内环境复杂，无线电波通常会受到障碍物的阻挡，发生反射、折射或散射，改变传播路径到达接收机，形成非视距（nonline-of-sight，NLOS）传播。
NLOS传播会使定位结果产生较大的偏差，严重影响定位精度。
室内空间布局、拓扑易受人为的影响，导致声、光、电等环境容易发生变化，对于以特征匹配为基本原理的定位方法，定位结果将受到较大影响。
室内定位目前已成为工业界竞相角力的焦点。
这不仅是初创公司间的竞争,同时还包括像苹果、谷歌、高通、Intel、Cisco、XX、腾讯、阿里巴巴这样的商业巨头。
“十二五”期间，我国已启动了“羲和”计划，旨在构建能提供室内3m、室外1m的精密定位服务系统；
“十三五”期间，我国在对地观测领域启动了多项室内定位方向的国家重点研发计划项目。
此外，国内外针对室内定位技术的研究也取得了快速的发展和突破。
本文将概述现有基于智能手机的室内定位技术，并对未来室内定位发展趋势作分析和展望。
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