2016年12月15日，由圖聚智能和上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院主辦的2016全球室內(nèi)定位產(chǎn)業(yè)峰會在上海國家會議中心召開。本次峰會匯聚了室內(nèi)定位行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)以及1000多名行業(yè)人士參與，共同探討室內(nèi)定位技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。

　

　　同濟(jì)大學(xué)劉兒兀教授通過多年在室內(nèi)定位行業(yè)的實(shí)踐和研究，并結(jié)合近三年微軟大賽的觀察，對目前國內(nèi)外室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了剖析。目前的室內(nèi)定位技術(shù)發(fā)展到什么樣的水平?之后哪些方面可以做進(jìn)一步的研發(fā)?

　　同室外的GPS、北斗一統(tǒng)天下的情況不一樣，室內(nèi)有各種主流技術(shù)呈現(xiàn)出百花齊放的場景。主要有磁電光聲，WIFI、iBeacon、地磁、超聲波，還有超寬帶，可見光、激光定位技術(shù)以及目前慢慢出現(xiàn)的慣導(dǎo)技術(shù)，如PDR。從這些技術(shù)上來看，WIFI、iBeacon、地磁及超聲波是目前手機(jī)、Pad可以支持的，而超寬帶、可見光、激光是需要專用設(shè)備或者硬件來支持的。

　

　　目前基于手機(jī)，不需要額外的設(shè)備，不需要專門的基站或者額外的硬件支持的手機(jī)定位方式有哪些?

　　一、目前主流的是WIFI和iBeacon

　　WIFI和iBeacon兩者在定位技術(shù)上區(qū)別不是太大，兩者都是基于信號強(qiáng)度的定位原理。兩種方式一種是路損模型，這兩個技術(shù)在進(jìn)步，WIFI方面是到達(dá)時間，或者時間戳方式，基于時間的方式。因?yàn)殡姶挪ㄔ诳臻g的傳播的速度我們知道，精度會比較準(zhǔn)一點(diǎn)。iBeacon是基于藍(lán)牙5.0，主要是是到達(dá)角和離開角(音)的方式定位。

　　二、地磁

　　利用天然的地磁場，不同的建筑有不同的結(jié)構(gòu)。有大功率的位置，會對地磁場造成一些天然的變形。剛好可以做地磁場的特征就像我們的房間一樣有一些特征，我們地磁場做完采集后會做一些處理，把相近或者類似特征的點(diǎn)去掉。

　　三、可見光

　　對于可見光技術(shù)，大家聽的比較多的是飛利浦在歐洲布了可見光做定位。通過在LED燈里面放一些控制模塊，使得LED發(fā)出很高頻率的閃爍。這種閃爍滿足安全規(guī)范，人眼看不到，但是手機(jī)攝像頭可以捕捉到。通過燈的閃爍，手機(jī)可以捕捉到條紋，條紋可以做編碼，查找云端數(shù)據(jù)庫就可以查找它的位置。首先要看到LED燈，至少看到兩盞，如果手機(jī)放在口袋，或者LED被遮掉的場合不太適合。

　　四、慣導(dǎo)技術(shù)

　　慣導(dǎo)技術(shù)是利用慣性傳感器，基本的收集都有的，包括加速度、陀螺儀把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、矯正，獲取的精確的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行航位推算。

　　目前主流室內(nèi)定位技術(shù)的主要挑戰(zhàn)

　　前面沒有談到超寬帶因?yàn)槭謾C(jī)不支持，接下來我們看一下用手機(jī)支持的方式從精度、部署、成本上做一些探討。

　　一、WiFi面臨的挑戰(zhàn)

　　WIFI目前的話取決于部署的密度。因?yàn)閃IFI是基礎(chǔ)設(shè)施，用作通信用的。但是如果用定位的話，靠這種完全是做通信的WIFI部署是不夠的，充其量只能作為指紋。

　　WIFI布點(diǎn)采集指紋的方式，分兩種：主動和被動。主動的方式可以用手機(jī)直接來計(jì)算，通過取得WIFI的信號來算。這種主動的方式有一個問題，蘋果的手機(jī)不支持的，蘋果底層的信號強(qiáng)度接口沒有開放，主動的方式只適合安卓的系統(tǒng)。

　　另外一種方式是被動的。簡單的WIFI的AP不需要提供聯(lián)網(wǎng)的功能，可以探測到手機(jī)發(fā)出來的信號。但是有一些問題，別人沒有通過我們的同意可以掃我的引號，有一些法律上的風(fēng)險。WIFI有這兩個問題，主動方式蘋果手機(jī)不支持，被動方式有一些法律風(fēng)險，而且被動的方式的精度比主動方式精度稍微低一點(diǎn)。目前WIFI取決于部署的密度，大概是5到10米的范圍是差不多的，8米是比較常見的，也有人通過一些增加的部署密度，但是會帶來額外的問題，干擾各種現(xiàn)象。

　　二、iBeacon面臨的挑戰(zhàn)

　　iBeacon是蘋果推的一個東西，它首先自己的不開放，就用iBeacon的方式。也是用藍(lán)牙的，藍(lán)牙跟WIFI的區(qū)別不是太大，藍(lán)牙的iBeacon信號，更穩(wěn)定，所以說精度會比WIFI稍微高一點(diǎn)，一般3到5米這樣的水平。但是仍然有很大的問題，就是很多人并不是要把藍(lán)牙打開，藍(lán)牙并不是一個必備的基礎(chǔ)設(shè)施，但是WIFI是，WIFI大家都打開的，藍(lán)牙不一定都打開。

　　三、地磁面臨的挑戰(zhàn)

　　地磁也有問題的，地磁的話像剛才說的，這個會場可能地磁不同點(diǎn)特征可以區(qū)分出來，但是隔一個會場，可能有一些點(diǎn)跟這里的點(diǎn)是相近的，地磁也相當(dāng)做指紋，做地磁有一個關(guān)鍵點(diǎn)，你把這些點(diǎn)采集到之后，如何規(guī)避、利用這些可能相近的點(diǎn)，不同的算法就有大的區(qū)別。

　　四、超寬帶面臨的挑戰(zhàn)

　　超寬帶有部署成本的問題，地磁可以做到幾米的精度，超寬帶UWB的話，它的脈沖寬度很小，第二個脈沖過來之前不會覆蓋住。超寬帶技術(shù)主要問題是需要部署基站，而且終端不支持，精度可以達(dá)到厘米級，在微軟大賽上我們可以看到最好的是幾個厘米，8、9個厘米。很多人利用DecaWave開發(fā)。

　　五、可見光定位面臨的挑戰(zhàn)

　　另外一個可見光，厘米分米量級是可以做的。還有指紋，指紋的問題是需要定時采集，指紋不是不變的，不只采一次需要后續(xù)的更新，所以需要算法來做這件事情。

　　所以不管是WIFI、iBeacon或者是地磁，因?yàn)槭覂?nèi)和室外環(huán)境不一樣，室內(nèi)環(huán)境相對復(fù)雜，不同的商業(yè)場所特征完全不一樣，目前來看單一技術(shù)無法同時滿足這些需要的。

　　通過微軟大賽看室內(nèi)定位技術(shù)發(fā)展趨勢

　　微軟室內(nèi)定位大賽是國際盛名的室內(nèi)定位大賽，從2014年開始舉辦，每年都會吸引大量的公司和高校團(tuán)體參加。各個團(tuán)隊(duì)在同一場地，利用自己的技術(shù)技能，來達(dá)到力所能及的定位精度。

　　據(jù)劉教授對微軟大賽的分析，目前主研的單位有中國、俄羅斯、美國、歐洲的一些單位。2014年的時候WIFI大家不用，慣導(dǎo)逐漸出現(xiàn)，地磁基本上沒有人用，數(shù)據(jù)融合也基本上沒有人用。其它技術(shù)，包括到達(dá)時間的、磁發(fā)射和接收的技術(shù)，而那時美國微軟亞研院到2厘米精度，其次還有美國的Rutgers，牛津大學(xué)，德國DFKI。

　　到2015年的時候，有增加了兩個東西：地磁和數(shù)據(jù)融合。慣導(dǎo)逐漸被大多數(shù)人采用了，也有了多種定位，不管是WIFI、慣導(dǎo)、地磁。數(shù)據(jù)融合變得重要了，地圖匹配、機(jī)器學(xué)習(xí)慢慢出現(xiàn)。

　　2016年大家基本上圍繞數(shù)據(jù)融合來做，各家不同的技術(shù)拿到不同的定位精度，包括2016年有地圖匹配，包括有機(jī)器學(xué)習(xí)等。

　　從三年的大賽，看到需要使用多種定位技術(shù)，利用了磁場指紋、WIFI、藍(lán)牙、信號強(qiáng)度、可見光、慣導(dǎo)、數(shù)據(jù)挖掘機(jī)器學(xué)習(xí)、地圖匹配。WIFI無線信號有衰落，磁沒有無線那么衰落，小尺度的會比WIFI好很多。還有用可見光的一些場合以及機(jī)器學(xué)習(xí)，但機(jī)器學(xué)習(xí)對手機(jī)會造成比較大負(fù)擔(dān)。

　　劉教授最后總結(jié)到，從他們的經(jīng)驗(yàn)來看，數(shù)據(jù)融合的方面效率會更高一點(diǎn)，地圖匹配是對精度有所提高的。

　　最后，2017蘇州國際物聯(lián)網(wǎng)博覽會將于2017年3月29日-31日在蘇州國際博覽中心舉行，將展出無線定位領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈上下游產(chǎn)品以及最新的應(yīng)用解決方案。同期還有關(guān)于無線定位的高峰論壇，和定位領(lǐng)域大咖探討無線定位的最新發(fā)展與應(yīng)用趨勢。持續(xù)關(guān)注，請?zhí)砑游锫?lián)傳媒公眾號：ulinkmedia