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不同技术对比与应用趋势介绍

——室内定位深度分析

室内定位的需求已经体现在人们生活的方方面面，如何实现高精度低成本普适的室内定位已经是定位领域正在解决的问题。本文介绍了目前主要的室内定位方法、定位技术、应用场景和发展难点。可供参考。

室内定位技术

室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通信、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。

随着通信技术和电子制造工艺的不断发展和普及，室内定位技术层出不穷，定位精度从几米到几十米都有，并在一些行业中得到了应用。

1室内定位方法

目前室内定位常用的定位方法，从原理上主要分为七种：邻近探测法、质心定位法、多边定位法、三角定位法、极点法、指纹定位法和航位推算法。?

1.1邻近探测法(ProximityDetection)

邻近探测法，又称为CoO(CellofOrigin)法或Cell-ID(CellIdentification)法，通过一些有范围限制的物理信号的接收，从而判断移动设备是否出现在某一个发射点附近。该方法的定位精度取决于发射点的布设密度和信号覆盖范围。该方法虽然只能提供大概的定位信息，但其布设成本低、易于搭建，适合于一些对定位精度要求不高的应用，例如自动识别系统用于公司的员工签到。?

1.2?质心定位法(CentroidDetermination)

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质心定位法是根据移动设备可接收信号范围内所有已知的信标(beacon)位置，计算其质心坐标作为移动设备的坐标。相应地，也可以根据接收信号强度指示(ReceivedSignalStrengthIndication,RSSI)设置对应的信标的权重，得到加权质心作为移动设备的坐标。该方法算法易于理解，计算量小，定位精度取决于信标的布设密度。?

1.3?多边定位法(Multilateration)

该方法是通过测量待测目标到已知参考点之间的距离，从而确定待测目标的位置。基于多边定位的定位系统可以采用多种距离估计方法，比较常见的距离估计法有基于信号到达时间(TimeOfArrival,TOA)，基于信号到达时间差(TimeDifferenceOfArrival,TDOA)，基于增强观测时间差(EnhancedObservedTimeDifference,E-OTD)，基于往返时间(RoundTripTime,RTT)，基于接收信号强度指示。?

1.4?三角定位法(Triangulation)

三角定位法，也可称为到达角测量法(ArrivalOfAngle,AOA)。该方法是在获取待测目标相对两个已知参考点的角度后结合两参考点间的距离信息可以确定唯一的三角形，即可确定待测目标的位置。到达角信息，亦即信号到达的角度，可以通过定向天线获取。同时基于摄像头的定位系统也可实现基于AOA的定位。??

1.5?极点法（PolarPointMethod）

极点法通过测量相对某一已知参考点的距离和角度从而确定待测点的位置。该方法仅需已知一个参考点的位置坐标，因此使用非常方便，已经在大地测量中得到广泛应用，多个待测目标的位置可以仅从一个全站仪的简单建立得到。??

1.6?指纹定位法（Fingerprinting）

指纹定位采集的标准量是射频信号，但指纹定位法也可采用声音信号、光信号或其他无线信号实现。指纹定位通常包括两个阶段：第一阶段，离线校准阶段，通过实际采集或计算分析建立指纹地图。具体地，选择室内场景中的多个位置点采集多个基站发出的信号的强度并加入到指纹数据库中。第二阶段，定位阶段，通过将实际实时接收到的信号于指纹数据库中的信号特征参数进行对比找到最好的匹配参数，其对应的位置坐标即认为是待测目标的位置坐标。指纹定位的优势是几乎不需要参考测量点，定位精度相对较高，但缺点是前期离线建立指纹库的工作量巨大，同时很难自适应于环境变化较大的场景。?

2、室内定位观测量

不同的室内定位方法选择不同的观测量，通过不同的观测量提取算法所需要的信息。下面对主要的观测量进行简要的介绍。

2.1?RSSI测量?

RSSI测量是通过计算信号的传播损耗，可以使用理论或者经验模型来将传播损耗转化为距离，也可以用于指纹定位建立指纹库。

在自由空间中，距发射机d处的天线接收到的信号强度可由下式给出：

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其中，PT表示发射功率；PR表示距离d处的接收功率；GT表示发射天线的增益；GR表示接收天线的增益；λ表示信号波长；L表示系统的损失(L1)。

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2.2??TOA测量?

TOA方法主要测量信号在基站和移动台之间的单程传播时间或来回传播时间。前者要求基站与移动台间的时钟同步。