常用室内定位技术总结

目前，常用的定位方法，从原理上来说，主要分为：邻近探测法、质心法、极点法、多边定位法、指纹法和航位推算法。
主要室内定位方法对比如下：

各种原理各有优劣，在不同应用场景、不同预算要求下，也可将不同的原理组合使用。主流技术主要有：红外技术、超声波、WiFi、Zigbee、惯性、蓝牙、RFID、UWB，下面为大家分别介绍这几种技术。

红外技术
红外定位主要有两种具体实现方法，一种是将定位对象附上一个会发射红外线的电子标签，通过室内安放的多个红外传感器测量信号源的距离或角度，从而计算出对象所在的位置。

这种方法在空旷的室内容易实现较高精度，可实现对红外辐射源的被动定位，但红外会完全被障碍物遮挡，传输距离也不长，因此需要大量密集部署传感器，造成较高的硬件和施工成本。此外红外易受热源、灯光等干扰，造成定位精度和准确度下降。
该技术目前主要用于军事上对飞行器、坦克、导弹等红外辐射源的被动定位，此外也用于室内自走机器人的位置定位。

另一种红外定位的方法是红外织网，即通过多对发射器和接收器织成的红外线网覆盖待测空间，直接对运动目标进行定位。
这种方式的优势在于不需要定位对象携带任何终端或标签，隐蔽性强，常用于安防领域。劣势在于要实现精度较高的定位需要部署大量红外接收和发射器，成本非常高，因此只有高等级的安防才会采用此技术。

超声波技术
超声波定位主要采用反射式测距法，通过多边定位等方法确定物体位置，系统由一个主测距器和若干接收器组成，主测距仪可放置在待测目标上，接收器固定于室内环境中。定位时，向接收器发射同频率的信号，接收器接收后又反射传输给主测距器，根据回波和发射波的时间差计算出距离，从而确定位置。

超声波定位整体定位精度较高，结构简单，但超声波受多径效应和非视距传播影响很大，且超声波频率受多普勒效应和温度影响，同时也需要大量基础硬件设施，成本较高。

WiFi定位技术
Wi-Fi定位技术有两种：
一种是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度，通过差分算法，来比较对人和车辆的进行三角定位。这种WiFi定位方法可以实现大范围定位，方便组网，很容易架设在现有的无线wifi网络。但三角法的Wifi定位痛点也明显存在，主要表现在以下几个方面：
　　1) wifi标签功耗较大，连续发射电流在200ma以上，电池寿命限制了wifi定位标签的推广使用
　　2) wifi标签成本相对较高，不利于大幅度推广商用。
　　3) wifi定位存在严重的同频干扰问题，系统会相互影响。
　　4) wifi穿墙性差，在室内发生反射、衍射、散射情况会比较严重，信号叠加和抵消会严重影响定位精度。
　　5）无线路由器和无线AP的WiFi信号并不稳定，会经常出现信号点漂移。
另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度，通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库，来确定位置（“指纹”定位）。

由于采集工作需要大量的人员来进行，并且要定期进行维护，任何室内装修装饰变动，都会影响指纹的有效性，技术难以扩展，全球很少有公司能把定位场景做定期的更新指纹数据。

ZigBee室内定位技术
ZigBee室内定位技术通过若干个待定位的盲节点和一个已知位置的参考节点与网关之间形成组网，每个微小的盲节点之间相互协调通信以实现全部定位。
ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个节点传到另一个节点，作为一个低功耗和低成本的通信系统，ZigBee的工作效率非常高。但ZigBee的信号传输受多径效应和移动的影响都很大，而且定位精度取决于信道物理品质、信号源密度、环境和算法的准确性，造成定位软件的成本较高，定位精度普通。

惯性导航技术
这是一种纯客户端的技术，主要利用终端惯性传感器采集的运动数据，如加速度传感器、陀螺仪等测量物体的速度、方向、加速度等信息，基于航位推测法，经过各种运算得到物体的位置信息。
随着行走时间增加，惯性导航定位的误差也在不断累积。需要外界更高精度的数据源对其进行校准。所以现在惯性导航一般和WiFi指纹结合在一起， 每过一段时间通过WiFi请求室内位置，以此来对MEMS产生的误差进行修正。该技术目前主要应用在扫地机器人。

蓝牙信标技术
蓝牙信标技术目前部署的也比较多，也是相对比较成熟的技术。蓝牙跟WiFi技术原理上有点类似，但精度会比WiFi高。
该技术最先由诺基亚最先发起。2013年，苹果发布了基于蓝牙4.0低功耗协议（BLE）的iBeacon协议，引起广泛关注。
iBeacon蓝牙信标技术的正常运作，需要蓝牙信标硬件、智能终端上的应用、云端上的应用后台协同工作。信标通过蓝牙向周围广播自身的ID，终端上的应用在获得附近信标的ID后会采取相应行动，如从云端后台拉取此ID对应的位置信息、营销资讯等。终端可以测量其所在处的接收信号强度，以此估算与信标间的距离。因此，只要终端附近有三个或以上信标，就可以用三边定位方法计算出终端的位置。
蓝牙定位的优势在于实现简单，并且非常省电，可通过深度睡眠、免连接、协议简单等方式达到省电目的，通常一个蓝牙信标，使用纽扣电池，使用寿命可达数年，但是，蓝牙定位作用距离较近，定位精度和蓝牙信标的铺设密度及发射功率有关，因此定位精度和部署成本需要权衡。

RFID技术
RFID定位的基本原理是，通过一组固定的中继获取目标RFID标签的特征信息（如身份ID、接收信号强度等），同样可以采用近邻法、多边定位法、接收信号强度等方法确定标签所在位置。
RFID定位分有源和无源两种方式：
有源方式通常可采取设备端主动发送信息到主端，穿墙性好，传输距离远，衰减小，且使用特殊处理（跳频、扩频等）使其获得较强抗干扰能力，但是定位精度普通。
无源RFID通常为被动式，在中继作用范围内激活设备发送信息，定位精度很高，但是由于作用距离非常近，不适用于大规模室内部署。

超宽带技术
超宽带（UWB）定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。

从技术上看，无论是从定位精度、安全性、抗干扰、功耗等角度来分析，UWB无疑是最理想的工业定位技术之一。不过UWB的劣势也很突出，一方面难以实现大范围室内覆盖，另一方面系统建设成本远高于RFID、蓝牙信标等技术，这也限制了该技术的推广和普及。

行业应用前景
室内定位技术处在不断的发展中，是当前热门研究领域，有着良好的应用前景。行业主要存在以下难点：

1. 室内环境复杂
   室内环境布局复杂多变，障碍物很多，包括家具、房间和行人等。同时室内环境干扰源多，灯光、温度、声音等干扰源都会对定位造成一定影响。
2. 缺乏统一的规范
   室内定位技术众多，各种技术都有自己的局限性，彼此间又在一定程度上存在互相竞争。市场相对混乱，极大地影响了室内定位行业的发展。如室外定位卫星定位成为事实上的标准，目前没有其他技术可以和卫星定位进行竞争。
3. 精度与成本难以兼顾
   目前的高精度室内定位技术均需要比较昂贵的额外辅助设备或前期大量的人工处理，这些都大大制约了技术的推广普及。低成本的定位技术则在定位精度上需要提高。在提供高精度定位的基础上降低成本也是室内定位的一个方向。

目前，室内定位技术实在太多，未来的趋势一定是多种技术融合使用，实现优势互补，以面对复杂环境。其中成本越低、兼容性越好、精度越高的技术越容易普及。

各技术综合比较

参考文档 10种室内定位技术原理深度解析