常见的室内无线定位方法及原理_关于几种室内无线定位技术介绍

无论是GPS定位技术还是使用无线传感器网络或其他定位手段都有其局限性。未来室内定位技术的趋势是卫星导航技术和无线定位技术的结合。将GPS定位技术和无线定位技术有机地结合起来，充分发挥各自的优势，不仅可以提供更好的精度和响应速度，而且覆盖范围广，实现无缝精确定位.

随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位导航的需求越来越大，特别是在复杂的室内环境中，如机场大厅、展览馆、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境，往往需要确定移动终端或其持有者、设施、物品的室内位置信息。然而，由于定位时间、定位精度和复杂室内环境的限制，目前还不能很好地利用相对完善的定位技术。因此，专家学者提出了许多室内定位技术解决方案，如A-GPS定位技术、超声波定位技术、蓝牙技术、红外技术、射频识别技术、超宽带技术、无线局域网、光学跟踪定位技术、图像分析、信标定位、计算机视觉定位技术等。一般来说，这些室内定位技术可以分为几类，即GNSS技术(如伪卫星)、无线定位技术(无线通信信号、射频无线标签、超声波、光学跟踪、无线传感器定位技术等)。)、其他定位技术(计算机视觉、航位推算等。)，以及GNSS和无线定位相结合的定位技术(A-GPS或A-GNSS)。

室内GPS

定位技术

GPS是目前应用最广泛的定位技术。GPS接收机在室内工作时，由于建筑物的影响，信号衰减很大，定位精度也很低。像室外那样直接从卫星广播中提取导航数据和时间信息是不可能的。为了获得更高的信号灵敏度，需要延长每个码延迟上的驻留时间，A-GPS技术为解决这一问题提供了可能。室内GPS技术使用大量相关器并行搜索可能的延迟码，也有助于实现快速定位。

GPS定位的优点是卫星有效覆盖范围大，定位导航信号免费。缺点是定位信号到达地面时很弱，无法穿透建筑物，定位器终端成本高。

室内无线

定位技术

随着无线通信技术的发展，WiFi、ZigBee、蓝牙和UWB等新兴无线网络技术已经广泛应用于办公室、家庭和工厂。

红外室内定位技术

红外室内定位技术的原理是红外IR标牌发射调制红外线，由安装在室内的光学传感器接收定位。红外线虽然室内定位精度相对较高，但由于光线无法穿过障碍物，只能在视线范围内传播。直线视距和传输距离短这两个主要缺点使得室内定位效果很差。当标牌放在口袋里或者被墙壁等东西遮挡时，就无法正常工作。需要在每个房间和走廊安装接收天线，价格昂贵。所以红外线只适合短距离传播，容易受到室内荧光灯或灯光的干扰，在精确定位上有局限性。

超声波定位技术

超声波测距主要采用反射式测距法，通过三角测量等算法确定物体的位置，即发射超声波并接收被测物体产生的回波，根据回波与发射波的时间差计算出待测距离，其他采用单向测距法。超声波定位系统可以由几个转发器和一个主测距仪组成。主测距仪放置在被测物体上，在微型计算机的指令下向固定位置的应答机发射相同频率的无线电信号。接收到无线电信号后，应答器同时向主测距仪发射超声波信号，以获得主测距仪与每个应答器之间的距离。当三个或三个以上不在同一条线上的应答器同时响应时，可以根据相关计算确定被测物体在二维坐标系中的位置。

超声波定位整体定位精度高，结构简单。而超声波受多径效应和非视距传播影响较大，同时需要大量的底层硬件设施投入，成本过高。

蓝牙技术

蓝牙技术通过测量信号强度来定位。这是一种短距离、低功耗的无线传输技术。通过在室内安装合适的蓝牙局域网接入点，将网络配置成基于多用户的基本网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网的主设备，就可以获得用户的位置信息。蓝牙技术主要应用于小范围的定位，如单层大厅或仓库。

蓝牙室内定位技术最大的优点是体积小，易于在PDA、PC和手机上集成，因此易于普及。理论上，只要开启移动终端设备的蓝牙功能，蓝牙室内定位系统就可以判断其位置。该技术用于室内短距离定位时，容易发现设备，信号传输不受视线影响。其缺点是蓝牙器件和设备价格昂贵，对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰较大。

射频识别技术

射频识别(RFID)技术利用射频进行非接触的双向通信和数据交换，达到识别和定位的目的。这种技术工作距离短，一般最长是几十米。但能在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，传输范围大，成本低。同时，由于其非接触、非视距的优势，有望成为首选的室内定位技术。目前RFID研究的热点和难点是理论通信模型的建立、用户的安全和隐私以及国际标准化。优点是logo尺寸比较小，成本比较低，但是功能距离比较近，不具备通信能力，不方便集成到其他系统中。

超宽带技术

超宽带技术是一种新的通信技术，与传统的通信技术有很大的不同。它不需要使用传统通信系统中的载波，而是通过发送和接收纳秒或更短的极窄脉冲来传输数据，因此具有GHz的带宽。超宽带可用于室内精确定位，如战场中士兵的位置发现、机器人运动跟踪等。

与传统窄带系统相比，UWB系统具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、定位精度准确等优点。因此，超宽带技术可以应用于室内静止或运动物体和人的定位、跟踪和导航，并能提供非常精确的定位精度。

无线网络技术

无线局域网是一种全新的信息获取平台，可以在广泛的应用中实现复杂的大规模定位、监控和跟踪任务，而网络节点的自定位是大多数应用的基础和前提。目前流行的Wi-Fi定位是

芬兰的Ekahau公司开发了可以使用Wi-Fi进行室内定位的软件。Wi-Fi映射的精度大概是1米到20米。总的来说，比蜂窝网的三角定位法更准确。但如果位置的计算只看哪个Wi-Fi接入点最近，而不看合成的信号强度图，就很容易在楼层定位上出错。目前应用于小范围室内定位，成本较低。但无论是用于室内还是室外定位，Wi-Fi收发器都只能覆盖半径90米的区域，而且容易受到其他信号的干扰，从而影响其精度，定位器的能耗也较高。

zigbee技术

ZigBee是一种新型的短距离、低速率无线网络技术，介于RFID和蓝牙之间，也可用于室内定位。它有自己的无线电标准，协调数千个微小传感器之间的通信，实现定位。这些传感器只需要很少的能量，通过无线电波将数据从一个传感器中继到另一个传感器，因此它们的通信效率非常高。ZigBee最显著的技术特点是低功耗、低成本。

除了上面提到的定位技术，还有计算机视觉、光线跟踪定位、图像分析、磁场和信标定位。此外，还有基于图像分析的定位技术、信标定位和三角定位。目前，许多技术仍处于研究和实验阶段，如基于磁场压力感应的定位技术。

无论是GPS定位技术还是使用无线传感器网络或其他定位手段都有其局限性。未来室内定位技术的趋势是卫星导航技术和无线定位技术的结合。将GPS定位技术和无线定位技术有机地结合起来，充分发挥各自的优势，不仅可以提供更好的精度和响应速度，而且覆盖范围广，实现无缝精确定位。