个人导航时代来临──高精确室内定位技术让你无所遁形

        可协助用户实现室内定位导航的技术正风靡一时。去年3月，苹果公司(Apple)斥资2,000万美元收购室内导航技术公司WiFiSLAM。9个月后，苹果宣布在其全美254家零售店全面启动基于蓝牙低功耗技术的iBeacons室内定位方案，这意味着所有到店访客将根据其地理位置即时取得商品资讯推送、检测升级资格、自助结账等服务，实现店内导购目的。

‘基于位置服务’(LBS)技术被认为是业界的下一件大事。业界连续创投业者暨Google开发者倡导员Don Dodge 表示，“室内定位技术将带来巨大商机。这项技术至关重要，因为室内正是我们花钱消费、结识朋友与商务交易之处。”Forrester分析师Tony Costa也指出，苹果这项收购行动可说是改变了游戏规则，因为它可用于填补苹果在定位与地图产品的不足，从而挑战也力力投资室内定位追踪技术的Google与诺基亚(Nokia)。

                               LBS是来自多种技术的融合与交集。

          事实上，不只是苹果、Google与Nokia，包括思科(Cisco)、微软(Microsoft)、摩托罗拉(Motorola)、高通(Qualcomm)与博通(Broadcom)、BlackBerry、Samsung与百度等公司，都积极投入室内定位追踪功能的开发与支援。室内定位导航正展开群雄混战的‘战国时代’。

内建GPS功能的行动设备推波助澜

        根据市调机构Research and Markets预测，全球定位服务(LBS)市场将在2012-2016年之间持续以35.25％的年复合成长率成长。推动这一市场快速成长的主要因素在于采用GPS功能的设备越来越多，包括智慧型手机、平板电脑、个人导航设备、手持设备、腕戴式设备、双向无线电通讯设备、运动用品，以及可携的LBS设备，在过去几年来均显著增加。

2012-2016年全球LBS市场预测(以应用计)

        此外，越来越多的产业也导入LBS设备来提高供应链作业的效率。LBS应用可用于追踪物流、行车动态、仓储以及库存管理。特别是零售业以及食品和饮品两大产业，更强调在供应链管理使用LBS设备，以降低运输成本。

随着LBS市场扩展，也为行动设备带来了创新应用，包括‘行动地理围栏’(mobile geofencing)，以及基于智慧定位(Smart Positioning)技术的行动设备应用。行动设备定位应用日益普及正带来了新商机。尽管零售业最先拥抱室内定位的市场，但其影响正扩展至每个领域中——特别是具有实体展现的领域，如机场、购物中心、会议中心、美术馆等公共场所都希望更高效地服务客户，并与客户互动，特别是花费大量时间和资金的室内环境。

        CSR公司定位产品线总监Dave Huntingford表示，人们有70%的时间待在室内，典型的GNSS在此情况下无法提供服务。因此，精准的室内定位技术将是为室内用户提供有用的、有针对性市场与服务内容的关键。定位精确度越高，服务就越有效。例如它可用于社交网站，协助用户寻找拥有相同爱好的人，或是引导用户在商场中找到所需产品。

        高通创锐讯(Qualcomm Atheros)产品管理资深总监Leslie Presutti也强调推动室内定位技术兴起的最重要因素来自于擅长使用智慧型手机的消费者，因为更多的行动定位服务，例如各种本地搜寻、购物、社群及导航应用。此外，“定位技术与现实的应用之间存在着协同效应。但并不是所有的应用都需要5公尺的精确度，有的应用可能需要最佳化，以提供长时间的电池续航力，但其它应用则可能要求非常高的时效性。一旦开发者确定应用的使用场景，就可以利用高通IZat技术平台实现这些应用标准。”

        另一方面，随着LBS技术应用越来越泛，也引发行动用户对于隐私的顾虑。为了能有效地使用各种不同的LBS应用，如寻找朋友的应用程式、基于位置的游戏、基于位置的优惠券、基于位置的方案，以及基于位置的广告，LBS用户必须透露其所在位置给相应的网路供应商、广告商以及其他第三方。因此，系统在设计时必须特别重视隐私保护，为用户的定位资讯进行加密。

室内定位的‘战国时代’

         不同于传统室外应用依靠GPS、GNSS、北斗等卫星系统进行定位，更精准的室内定位可从多种技术中收集即时资讯，包括卫星系统、各种射频系统(蜂巢式、Wi-Fi、蓝牙)以及MEMS感测器(加速计、陀螺仪和指南针)等。

         以苹果的WiFiSLAM和iBeacons为例，前者利用智慧型手机中的多种感测设备进行定位，包括Wi-Fi天线、GPS、陀螺仪、加速计和磁力计，并透过机器学习和模式辨识等演算法将这些数据绘制成一张准确的室内地图；iBeacons则是与iOS7一并推出的功能，基于蓝牙4.0 LE协议，室内定位精准度可达几分分。据称在纽约第五大道的Apple零售店中就部署了20个iBeacons基地台，其中不少基地台还直接采用iPhone或iPad。

         Apple同时考虑到了人们对隐私安全的重视。使用者在升级app之后，可以选择是否接收来自iBeacons的推送。此外，iBeacons基地台不储存用户的位置资讯，但会记住消费者之前是否有来过，并更新到商家的客户关系资料库(CRM)中，商家可将该记录与用户的消费记录结合起来。

         就在苹果宣布启动iBeacons技术后不久，高通也发布基于相邻技术的Gimba的解决方案。Gimbal具备情境感知功能，采用Bluetooth Smart蓝牙定位技术(精确度可达1英尺)，能够让商家综合考虑顾客的位置、活动、时间、兴趣等资讯构建行销系统，如查看顾客入店轨迹、推送促销活动与折扣等。

         除了Gimbal外，高通精确室内定位技术还包括基于Wi-Fi的IZat方案，可在室内提供3-5公尺的精确定位；利用全套GNSS卫星(包括GPS、GNSS及北斗卫星)导航方案，便于由室外转换到室内；以及当有人进入建筑物但尚未建立Wi-Fi连接时，可使用感测器协助定位等。

         高通公司认为，基于Wi-Fi的定位技术是最经济的解决方案，可实现最快的产品开发周期。由于Wi-Fi广泛部署于公共场所，在智慧手机中非常普遍，因此基于Wi-Fi的定位不至于为场所及手机制造商带来太多成本；而消费者已经熟悉Wi-Fi，学习曲线也不会阻碍采用进程。此外，对于希望提供更多基于相邻技术服务的场所，Bluetooth LE beacons适合作为基于Wi-Fi的室内定位技术的补充或替代方案。蓝牙也是消费者熟悉且普及的手机技术，对手机OEM来说非常经济。

          CSR则发布一款融合多种技术的自学式平台SiRFusion，目前包括GNSS、MEMS、BT Smart、Wi-Fi技术以及基于云端的后端伺服器。Dave Huntingford说，SiRFusion的一大优势在于其全面的资讯来源，且无需另外安装新架构，方便用户更加快速地在全球范围内实现精准定位。为了显示SiRFusion室内导航的强大能力，CSR携手ST在含有SiRFstarV和ST MEMS感测器的手机中搭载了Whatamap.com和VisioGlobe提供的室内应用，这些应用能够使用来自Navteq和Micello的高品质室内地图显示室内的位置、搜寻和行走方向。

         博通公司也看好室内定位市场，积极加强接取点、路由器、行动晶片组以及软体方案，加速推动零售和企业级WLAN网路从802.11n向802.11ac过渡，从而提高定位精度和可靠性。此外，该公司并强化GNSS、触控、感测器与Wi-Fi/BT/NFC技术的整合，以实现真实准确的情景感知。

         针对室内定位应用，博通倾向于采用WLAN接取的布局，同样因为WLAN“属于已经被广泛使用，并可充分利用现有基础架构的成熟技术。”而其他备选技术则由于各自拥有不同标准，往往导致接取点需要进行升级换代才能支援室内定位需求。

SoC支援multi-GNSS提升定位精确度

        为了展示各自在行动装置上更精确定位的实力，高通和博通这两大晶片巨擘这次将相互较劲的焦点转移到了北斗(BeiDou)卫星系统上。高通日前宣布在行动晶片组中新增了对北斗导航支援，备配高通骁龙(Snapdragon)800行动处理器(MSM8974)的三星GALAXY Note 3(WCDMA 3G公开版SM-N9006与TD-LTE 4G版本SM-N9008V)，将是第一款采用该产品的整合三频定位平台。

       博通公司也不甘示弱，该公司旋即发布新款GNSS晶片BCM47531，从五个卫星同步定位数据，除了支援GPS、GLONASS、QZSS和SBAS讯号外，博通还为中国北斗星系整合了额外的频率支援和数位处理能力。Mohamed Awad强调，“为了提升在中国及其他地区的导航精确度，尤其是在那些城市中受到建筑物和其它障碍物干扰导航性能的地方，增加北斗的支援非常重要。”

       据Awad介绍，藉由独特的三波段调谐电路，BCM47531可让商业GNSS市场用户撷取天上88颗卫星的资讯，并同时接收所有三个导航波段的资讯：GPS(包含QZSS和SBAS)、GLONASS和北斗卫星，同时无需在各波段之间进行重新配置。

博通希望凭藉其独特的混合定位技术(Hybrid Universal Location Application；HULA)实现与竞争对手的差异化。该技术在室外使用GPS/GNSS，而当进入GNSS讯号覆盖不好的室内环境时，则自动切换至WLAN或MEMS感测器(速度计、陀螺仪、磁力计和高度计)。它能够将定位误差缩减至2-5公尺范围，从而大幅降低在城市中因GPS‘位置跳跃’(position jumps)所带来的糟糕体验。目前，博通在所有针对智慧型手机、平板、PC和可携式导航产品的晶片中均提供了该技术。

      “支援multi-GNSS的优势主要在于定位精度及定位覆盖范围，而困难点则是必须在功耗及所需卫星数量与定位精度与覆盖范围之间实现最佳平衡。”Dave Huntingford指出，实现室内和室外定位转换非常具有技术挑战性。室外GNSS可能不够精准，无法正确定位某个建筑的入口，且还必须确保GNSS与Wi-Fi或其他基于信号的系统之间实现流畅与精确的转换。

       室内室外定位转换面临的另一挑战则是室内地图的可获得性和标准，包括楼层选择API。因此，CSR着重于开发相关技术以提升多路径效应，从而提供最佳的定位性能，实现对追踪系统资源的动态控制，以均衡功耗与定位精度。此外，虽然不是所有的设备都配备MEMS，但Huntingford强调，在GNSS定位中使用MEMS将有助于大幅提升许多应用案例中的定位精度。

      此外，博通(Broadcom)行动与无线集团产品市场总监Mohamed Awad提醒，业界标准和室内位置地图(mapped indoor locations)的不足，可能成为阻碍室内定位技术大规模普及的主因。

要实现精确室内定位的广泛应用，还必须建立完整的基础设备或网路，无论选择蓝牙或Wi-Fi，都需要布建足够数量的设备以提供稳定的定位来源。目前室内定位已经在部份试点实现，但还未到普及的程度，前提是基础设施网路的建立，也是业界必须克服的主要挑战。

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