常用的室內(nèi)定位技術(shù)對(duì)比（上）
隨著各類(lèi)電子與通信技術(shù)的飛速發(fā)展，定位技術(shù)也出現(xiàn)“百花齊放，百家爭(zhēng)鳴”的研發(fā)和產(chǎn)品市場(chǎng)的繁榮局面。高精度定位技術(shù)可以分為兩類(lèi)：第一類(lèi)為基于外置信源的室內(nèi)定位技術(shù)，這類(lèi)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于外置信源，主要包括WiFi、藍(lán)牙、超寬帶（Ultra Wide Band,UWB）、蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和偽衛(wèi)星；第二類(lèi)為基于天然信源的室內(nèi)定位技術(shù)，這類(lèi)技術(shù)僅依靠終端的傳感器即可實(shí)現(xiàn)定位，包括慣性導(dǎo)航、地磁導(dǎo)航等。為便于讀者清晰地縱然全局，把握技術(shù)特性，總結(jié)和對(duì)比各類(lèi)定位技術(shù)特性如下：
（1）RFID 定位
RFID 定位技術(shù)采用電磁波來(lái)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信。RFID 在進(jìn)行室內(nèi)定位時(shí)遵循“鄰近思根”。整個(gè)定位系統(tǒng)由閱讀器和標(biāo)簽兩部分組成，標(biāo)簽用于存儲(chǔ)信息，閱讀器用于讀寫(xiě)標(biāo)簽內(nèi)的信息。閱讀器發(fā)射電磁波實(shí)現(xiàn)和標(biāo)簽以及其他閱讀器的通信。待定位者佩戴一個(gè)標(biāo)簽進(jìn)入定位空間內(nèi)，中央處理器通過(guò)比較待定位標(biāo)簽與其它參考標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度值，得出與待定位標(biāo)簽相鄰近的標(biāo)簽，從而得到定位結(jié)果。該方案不妥視距制約，且標(biāo)簽和閱讀器使用壽命長(zhǎng)，因此在室內(nèi)定位中應(yīng)用較為廣泛。
（2）WiFi定位
由于我國(guó)從2012.年開(kāi)始大范圍覆蓋 WiFi 網(wǎng)絡(luò)，一般的公共場(chǎng)所諸如大學(xué)、餐廳、電影院、商場(chǎng)甚至廣場(chǎng)，都配有完善的 WiFi 網(wǎng)絡(luò)，這使得之后進(jìn)行WiFi定位系統(tǒng)建設(shè)的成本變得十分低廉。在WiFi 環(huán)境中，常常應(yīng)用三角定位模型，首先預(yù)先記錄好待定位樣本在各個(gè)參考節(jié)點(diǎn)處，所有無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)所收到的信號(hào)的強(qiáng)度。在進(jìn)行室內(nèi)定位時(shí)，將實(shí)際接收到的信號(hào)強(qiáng)度經(jīng)分析處理后與之前統(tǒng)計(jì)記錄好的無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，即可估計(jì)出待定位者的位置。
（3）ZigBee 定位
ZigBee 技術(shù)憑借其低功耗的顯著優(yōu)勢(shì)在室內(nèi)定位中多有應(yīng)用。應(yīng)用 ZigBee技術(shù)做室內(nèi)定位時(shí)，要設(shè)定一個(gè)中心參考節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)，配合其他眾多盲節(jié)點(diǎn)，組成室內(nèi)定位網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)盲節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。盲節(jié)點(diǎn)之間以無(wú)線(xiàn)電磁波通信的方式進(jìn)行通信，具有很高的通信效率。但是ZigBee 信號(hào)的傳輸受室內(nèi)障礙的影響較大，極易出現(xiàn)多徑效應(yīng)，其穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度都受制約于外界環(huán)境，所以要維持其可靠性的條件苛刻，成本也較高。
（4）UWB定位
UWB 定位技術(shù)用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的脈沖信號(hào)，其功率譜密度極低、脈沖寬度極窄，因此具備了時(shí)間分辨率高、空間穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在視距 （Line of Sight，LOS）環(huán)境下能獲得優(yōu)于厘米級(jí)的測(cè)距和定位精度。業(yè)，2002年才發(fā)布商用化規(guī)范，就目前的情況而言，UWB設(shè)備價(jià)格昂貴，部署成本較高，雖然在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛且表現(xiàn)極佳，但難以進(jìn)入消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)。UWB定位方法包括信號(hào)到達(dá)角（Angle of Arrival, AOA）、接收信號(hào)強(qiáng)度（Re-ceived Signal Strength,RSS）、信號(hào)到達(dá)時(shí)間（Time of Arival, TOA）和信號(hào)到達(dá)時(shí)間差（Time Difference of Amrival,TDOA），是一種典型的基于測(cè)距的定位。
（5）蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定位
隨著第二代、第三代到第四代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）定位技術(shù)的發(fā)展，基于基站的蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的精度得到了較大提高；第五代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)協(xié)議投入商用對(duì)室內(nèi)定位領(lǐng)域是一個(gè)巨大的契機(jī)，其密集組網(wǎng)技術(shù)也使得基站定位具備廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間 。蜂窩定位技術(shù)可以便捷使用搭建的基礎(chǔ)設(shè)施，依靠移動(dòng)通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和傳輸信息實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的位置坐標(biāo)推算。利用室內(nèi)可直接測(cè)得的無(wú)線(xiàn)電通信信號(hào)，與WiFi、藍(lán)牙、UWB技術(shù)相同，既可基于信號(hào)強(qiáng)度使用傳統(tǒng)的位置指紋匹配方法，也可以進(jìn)行 TOA、TDOA、AOA等測(cè)距方式測(cè)量。蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)依賴(lài)通信基站，與基站密度密切相關(guān)：雖然室內(nèi)信號(hào)受基站輸出功率的動(dòng)態(tài)調(diào)整和非視距傳播效應(yīng)的影響，定位精度不高，但在室內(nèi)外無(wú)縫定位需求下，可作為普適化的室內(nèi)外坐標(biāo)一體化的定位方案。
