室内定位系统需求分析..doc

室内定位系统需求分析 随着无线技术的不断发展，位置信息服务受到越来越多的重视。而作为位置信息服务的代表，全球定位系统已被广泛用于车辆导航、工程测量、海洋救援、飞机导航、航空遥感等许多领域。GPS系统由空间部分、地面控制系统部分及用户设备部分组成。系统通过由24颗轨道卫星、地面控制系统及用户携带的接收器所组成的网络对目标实现定位及导航功能。GPS系统的局限性在于定位目标与轨道卫星之间需保持视距。当客户端处于室内或建筑物中，无线信号不能与客户端设备直接传递时，定位无法达到令人满意的准确度，甚至失效。爱普生公司曾经尝试通过在室内增加设备实现GPS室内定位，但系统的成本十分昂贵，而且定位时间在lO秒左右，误差在5米以上，定位精度及实时性仍不能令人满意。GPS能告诉我们户外的交通线路，可现在的巨型建筑又如此之多，在商场里逛个街都很有可能迷路，让广大路痴群众很是着急。科技以人为本，室内定位系统(IPS)就这样应运而生了。 从已经十分普及的便携式导航设备，到备受推崇的自动驾驶汽车，甚至是巡航导弹的制导，所有的这些应用技术的实现，都要感谢美国全球定位系统（GPS）以及它的俄罗斯伙伴，格洛纳斯全球卫星导航系统（GLONASS）。然而，她们都有美中不足的两个地方：1、不能在室内工作。2、它们只在二维世界里徘徊。 时至今日，这些限制因素造成的不便越来越明显。毕竟，我们使用的是穿越了两万公里漫漫旅程的极其微弱的卫星信号，相对较强的移动电话信号在穿越混凝土和其他固体障碍物时都不甚给力，GPS卫星信号就更别提了：在地球上侦测GPS信号的难度基本与搜寻两万多公里之外25瓦灯泡发出的微弱亮光相同。 在进行海拔变化的侦测时，情况会变得更加复杂。GPS和GLONASS都能够大体测量出海拔高度，但通常情况下测得的数据较为粗略并且精度有限（大概在10至25米的范围）。当然，尽管存在着种种缺憾，以GPS卫星为基础的导航系统也彻底改变了整个社会的各个方面：从黑客攻击、农业遥测、地图测绘到找女朋友。 那么到底能不能研发出室内进行定位的导航系统呢？答案是肯定的。事实上，所谓的室内定位系统（IPS）几乎已近实现了。 去年，谷歌地图在安卓系统上推出了楼层平面图应用。服务地点包括购物商场、机场和一些大型的商业区。与此同时，诺基亚也在研发类似的室内定位系统，但与普通的2D平面图不同，该系统使用的是逼真的3D模型。Broadcom公司已经发布了一款支持IPS的芯片（BCM4752 ），并且不久装有此芯片的智能手机就会在市场上推出。 与GPS和GLONASS不同的是，IPS并没有一套标准的运作方法。谷歌的办法是通过WiFi信号追踪设备位置——通过识别建筑物中设置的WiFi信号热点，对不同信号源的强度进行三角测量，粗略地得出你的大概位置；诺基亚的方案与此类似，但是运用的媒介是蓝牙信号而不是WiFi信号，因而能够得到更精确的结果（但是这意味着需要部署许多的蓝牙信号源）；其它的构想包括红外线传输甚至声源分析。值得注意的是：单独使用上述方案中的任何一种都无法达到较高的精确度和可靠性。在一个充满着各种各样乱七八糟物品、结构复杂的空间里，这些类型单一的信号会显得非常简陋和嘈杂了，更何况还有移动物体带来的信号干扰。 Broadcom 公司推出的芯片支持各种各样形式的IPS方案：WiFi，蓝牙，甚至是NFC（近场通讯技术）。更重要的是，该芯片还内置了各种各样的传感器，比如陀螺仪、磁力计、加速计甚至是测高计。就像备受欢迎的步数计一样，Broadcom公司的芯片几乎能够感知你的所有运动过程，而且无需通过无线信号网络进行三角测量。它只需测定你进入建筑物的地点（通过GPS），然后计算你的步数（通过加速计）、方向（通过陀螺仪）和高度（通过高度计）。 有了这种可靠的解决方案，室内定位系统将会马上进入人们的生活中，未来的一至两年内一些客流量庞大的区域会率先开始试点工作，之后随着智能手机的高度普及，IPS系统也会像GPS一样逐渐达到全球范围内的完全覆盖。 当IPS全面覆盖之后，无论在世界的哪个角落，室内、室外或是底下，你的行踪都会被实时追踪，这意味着什么呢？ 在人们开始着手建设IPS之前，很有必要指出的是：就像GPS 一样，IPS不会向第三方泄露你的个人信息。IPS是仅针对用户的个人智能手机（或其他任何定位导航设备）运作的。和GPS相同，IPS的定位是完全被动的。即使政府通过IPS对我们进行监控，我们也有充足的预警时间。 通过进一步的发展，IPS可催生出一系列附加程序。如果你喜欢那种脚蹬Nike跑鞋手拿GPS来计算跑步速度和里程的生活方式，那么IPS式的生活会带给你更多舒适。IPS能够精准的测出你跑了多少步，爬了几节楼梯，一丝不苟的进行计算，得出消耗了多少卡路里；IPS会对你在健身馆的表现做出完美的记录统计，细致到每