物聯(lian)網定位(wei)技術(shu)正(zheng)從逐步從航(hang)海、航(hang)天、航(hang)空、測繪、軍事、自然災害預防等滲透到社會生活(huo)的方(fang)方(fang)面(mian)(mian)面(mian)(mian)，比如人員(yuan)搜(sou)尋、位(wei)置查找、交通管理、車輛(liang)導航(hang)與路線(xian)規劃

隨著社會的(de)(de)進步和科(ke)技(ji)(ji)的(de)(de)發展，定位(wei)(wei)技(ji)(ji)術在技(ji)(ji)術手段、定位(wei)(wei)精度、可(ke)用性等(deng)(deng)(deng)方面(mian)(mian)均取得質的(de)(de)飛越，并且(qie)逐步從航(hang)(hang)(hang)海、航(hang)(hang)(hang)天、航(hang)(hang)(hang)空、測繪、軍事(shi)、自然災害(hai)預防(fang)等(deng)(deng)(deng)“高(gao)大上”的(de)(de)領域逐步滲透社會生活的(de)(de)方方面(mian)(mian)面(mian)(mian)，成為人們日常中不可(ke)或缺的(de)(de)重要應用——比如人員搜尋、位(wei)(wei)置查找、交通管理、車輛導航(hang)(hang)(hang)與路線規劃等(deng)(deng)(deng)等(deng)(deng)(deng)……

總體來說，定(ding)位(wei)(wei)可以按照使用場(chang)景的不同(tong)(tong)劃分(fen)為(wei)室內定(ding)位(wei)(wei)和(he)室外定(ding)位(wei)(wei)兩大類，因(yin)為(wei)場(chang)景不同(tong)(tong)，需求也就不同(tong)(tong)，所(suo)以分(fen)別采用的定(ding)位(wei)(wei)技術也不盡相同(tong)(tong)。

成熟的室(shi)外(wai)定位技術(shu)

目(mu)前應用于室外定位(wei)的(de)主(zhu)流技術主(zhu)要(yao)有衛星定位(wei)和基站定位(wei)兩(liang)種。

1.衛星定位

衛(wei)星(xing)定(ding)(ding)位(wei)即是(shi)通過接收衛(wei)星(xing)提供的經緯度坐標(biao)信(xin)號來進(jin)行定(ding)(ding)位(wei)，衛(wei)星(xing)定(ding)(ding)位(wei)系(xi)(xi)(xi)統(tong)主要有(you)：美國全球定(ding)(ding)位(wei)系(xi)(xi)(xi)(GPS)、俄羅(luo)斯(si)格洛納斯(si)(GLONASS)、歐洲伽利略(GALILEO)系(xi)(xi)(xi)統(tong)、中國北斗衛(wei)星(xing)導航系(xi)(xi)(xi)統(tong)，其中GPS系(xi)(xi)(xi)統(tong)是(shi)現階(jie)段應用最為廣泛(fan)、技(ji)術(shu)最為成熟的衛(wei)星(xing)定(ding)(ding)位(wei)技(ji)術(shu)。GPS全球衛(wei)星(xing)定(ding)(ding)位(wei)系(xi)(xi)(xi)統(tong)由三部分(fen)組成：空間部分(fen)、地(di)面控制部分(fen)、用戶設備部分(fen)。

空間部分(fen)(fen)是由24顆(ke)(ke)工(gong)作衛(wei)星組成，它們均勻分(fen)(fen)布在6個軌道面上(每(mei)個軌道面4顆(ke)(ke))，衛(wei)星的分(fen)(fen)布使得在全球(qiu)任何地方、任何時間都可觀測到4顆(ke)(ke)以上的衛(wei)星，并(bing)能(neng)保持良好(hao)定位解算精度的幾何圖象;

     控制部分主(zhu)要由監(jian)測站(zhan)(zhan)、主(zhu)控站(zhan)(zhan)、備用主(zhu)控站(zhan)(zhan)、信息注(zhu)入站(zhan)(zhan)構成，主(zhu)要負責GPS衛星陣的管(guan)理控制;

用戶設備(bei)部分主要(yao)是(shi)GPS接(jie)(jie)收機，主要(yao)功能是(shi)接(jie)(jie)收GPS衛(wei)星發射的信號，獲得定位信息和觀測量，經數(shu)據(ju)處理(li)實現(xian)定位。

GPS的定(ding)位原理說(shuo)白了就是通過四顆已知位置的衛星來確定(ding)GPS接收(shou)器的位置。

要(yao)達到這一(yi)目的，衛(wei)星(xing)的位置可以(yi)根據(ju)星(xing)載時(shi)鐘(zhong)所(suo)記錄的時(shi)間在衛(wei)星(xing)星(xing)歷(li)中查(cha)出。而(er)用戶到衛(wei)星(xing)的距(ju)離(li)則通(tong)過(guo)紀錄衛(wei)星(xing)信(xin)號傳(chuan)播到用戶所(suo)經歷(li)的時(shi)間，再將其乘以(yi)光速得到(由于大氣層(ceng)電離(li)層(ceng)的干擾，這一(yi)距(ju)離(li)并不是(shi)用戶與衛(wei)星(xing)之(zhi)間的真實(shi)距(ju)離(li)，而(er)是(shi)偽距(ju))。

      當GPS衛(wei)(wei)(wei)星(xing)正(zheng)常(chang)工(gong)作時(shi)(shi)，會(hui)不斷地用(yong)1和0二進(jin)制碼元組成的偽隨機碼(簡稱偽碼)發射導航(hang)電文(wen)。導航(hang)電文(wen)包括衛(wei)(wei)(wei)星(xing)星(xing)歷、工(gong)作狀況、時(shi)(shi)鐘改正(zheng)、電離層(ceng)時(shi)(shi)延修正(zheng)、大氣折(zhe)射修正(zheng)等信(xin)息(xi)。然而，由于用(yong)戶接(jie)受(shou)機使用(yong)的時(shi)(shi)鐘與衛(wei)(wei)(wei)星(xing)星(xing)載時(shi)(shi)鐘不可(ke)能(neng)(neng)總是同(tong)步，所以(yi)(yi)除(chu)了用(yong)戶的三(san)維坐標x、y、z外,還要引進(jin)一個變量t即衛(wei)(wei)(wei)星(xing)與接(jie)收機之(zhi)間的時(shi)(shi)間差作為(wei)未知(zhi)數(shu)，然后用(yong)4個方(fang)程將這(zhe)4個未知(zhi)數(shu)解出(chu)來。所以(yi)(yi)如果(guo)想知(zhi)道接(jie)收機所處的位置，至(zhi)少(shao)要能(neng)(neng)接(jie)收到4個衛(wei)(wei)(wei)星(xing)的信(xin)號。

衛(wei)星定位雖然精度高、覆蓋廣，但其成本昂貴(gui)、功(gong)耗大，并不(bu)適合于(yu)所(suo)有用戶。

2.基站定位

基(ji)站定位一般應用(yong)于手機用(yong)戶，手機基(ji)站定位服(fu)務又(you)叫(jiao)做移動(dong)位置服(fu)務(LBS，LocationBasedService)，它(ta)是(shi)通過電信移動(dong)運營商(shang)的網絡(luo)(如GSM網)獲取移動(dong)終(zhong)端用(yong)戶的位置信息。

手(shou)機等(deng)移動設備在(zai)插入(ru)sim卡開機以(yi)后，會主動搜索(suo)周圍的(de)基(ji)(ji)(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)信(xin)息，與基(ji)(ji)(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)建立聯(lian)系，而且在(zai)可以(yi)搜索(suo)到(dao)(dao)信(xin)號(hao)的(de)區域(yu)，手(shou)機能搜索(suo)到(dao)(dao)的(de)基(ji)(ji)(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)不(bu)(bu)(bu)止一個，只(zhi)不(bu)(bu)(bu)過遠近(jin)程(cheng)度(du)不(bu)(bu)(bu)同(tong)，再進行(xing)通(tong)信(xin)時(shi)會選取距(ju)離最近(jin)、信(xin)號(hao)最強的(de)基(ji)(ji)(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)作(zuo)為通(tong)信(xin)基(ji)(ji)(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)。其余的(de)基(ji)(ji)(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)并不(bu)(bu)(bu)是沒有(you)用處了，當你的(de)位置(zhi)發生(sheng)(sheng)移動時(shi)，不(bu)(bu)(bu)同(tong)基(ji)(ji)(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)的(de)信(xin)號(hao)強度(du)會發生(sheng)(sheng)變化，如(ru)果基(ji)(ji)(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)A的(de)信(xin)號(hao)不(bu)(bu)(bu)如(ru)基(ji)(ji)(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)B了，手(shou)機為了防止突(tu)然間中斷鏈(lian)接，會先和基(ji)(ji)(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)B進行(xing)通(tong)信(xin)，協調(diao)好通(tong)信(xin)方式(shi)之后就(jiu)(jiu)會從A切(qie)換到(dao)(dao)B。這也就(jiu)(jiu)是為什么同(tong)樣是待機一天，你在(zai)火車(che)上比在(zai)家里(li)耗電要多的(de)原因，手(shou)機需要不(bu)(bu)(bu)停的(de)搜索(suo)、連接基(ji)(ji)(ji)站(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)。

基(ji)(ji)(ji)(ji)站(zhan)定(ding)位的(de)(de)(de)原理(li)也很簡(jian)單(dan)：我們知道，距離(li)(li)基(ji)(ji)(ji)(ji)站(zhan)越遠，信(xin)號越差，根據(ju)手(shou)機收到(dao)的(de)(de)(de)信(xin)號強度可以大(da)致估(gu)(gu)計距離(li)(li)基(ji)(ji)(ji)(ji)站(zhan)的(de)(de)(de)遠近，當手(shou)機同時(shi)搜索到(dao)至少三(san)個(ge)(ge)基(ji)(ji)(ji)(ji)站(zhan)的(de)(de)(de)信(xin)號時(shi)(現在的(de)(de)(de)網(wang)絡覆蓋這是很輕松(song)的(de)(de)(de)一件事情(qing))，大(da)致可以估(gu)(gu)計出距離(li)(li)基(ji)(ji)(ji)(ji)站(zhan)的(de)(de)(de)遠近;基(ji)(ji)(ji)(ji)站(zhan)在移動(dong)網(wang)絡中是唯(wei)一確定(ding)的(de)(de)(de)，其(qi)地理(li)位置也是唯(wei)一的(de)(de)(de)，也就可以得到(dao)三(san)個(ge)(ge)基(ji)(ji)(ji)(ji)站(zhan)(三(san)個(ge)(ge)點(dian))距離(li)(li)手(shou)機的(de)(de)(de)距離(li)(li)，根據(ju)三(san)點(dian)定(ding)位原理(li)，只需要以基(ji)(ji)(ji)(ji)站(zhan)為(wei)圓心(xin)，距離(li)(li)為(wei)半徑多次畫(hua)圓即可，這些圓的(de)(de)(de)交(jiao)點(dian)就是手(shou)機的(de)(de)(de)位置。

由于基(ji)站(zhan)定(ding)位(wei)時，信(xin)號(hao)(hao)很容易受到干擾，所以先天就(jiu)決定(ding)了(le)它定(ding)位(wei)的(de)不(bu)準(zhun)確性，精度(du)大約在150米左右(you)，基(ji)本(ben)無法開(kai)車導航。定(ding)位(wei)條件是必(bi)須在有(you)基(ji)站(zhan)信(xin)號(hao)(hao)的(de)位(wei)置，手機處于sim卡注(zhu)冊狀態(飛行(xing)模(mo)式下(xia)(xia)開(kai)wifi和拔出sim卡都不(bu)行(xing))，而(er)且(qie)(qie)必(bi)須收(shou)到3個基(ji)站(zhan)的(de)信(xin)號(hao)(hao)，無論(lun)是否在室內(nei)。但是，定(ding)位(wei)速度(du)超快，一旦有(you)信(xin)號(hao)(hao)就(jiu)可以定(ding)位(wei)，目前主要用(yong)途是沒有(you)GPS且(qie)(qie)沒有(you)wifi的(de)情況下(xia)(xia)快速大體了(le)解下(xia)(xia)你的(de)位(wei)置。

定位技術從(cong)室外走向室內

GPS和基(ji)站定(ding)位(wei)(wei)技(ji)術基(ji)本滿足(zu)(zu)了用戶在室(shi)(shi)外(wai)場景中對位(wei)(wei)置服務的(de)(de)需求。然而，人(ren)的(de)(de)一生當中有80%的(de)(de)時間(jian)是(shi)在室(shi)(shi)內(nei)度過(guo)的(de)(de)，個人(ren)用戶、服務機器人(ren)、新(xin)型物聯(lian)網(wang)設備等大量的(de)(de)定(ding)位(wei)(wei)需求也(ye)發生在室(shi)(shi)內(nei);而室(shi)(shi)內(nei)場景受到建(jian)筑物的(de)(de)遮(zhe)擋，GNSS信(xin)號快速衰減，甚(shen)至完全(quan)拒止(zhi)，無法滿足(zu)(zu)室(shi)(shi)內(nei)場景中導航定(ding)位(wei)(wei)的(de)(de)需要。

近年來，位(wei)置(zhi)(zhi)服務的相關技術和產業(ye)(ye)正從(cong)室(shi)外向(xiang)室(shi)內(nei)發(fa)展，以(yi)提(ti)供無(wu)所不在的基于位(wei)置(zhi)(zhi)的服務，其主要推動(dong)力是室(shi)內(nei)位(wei)置(zhi)(zhi)服務所能帶來的巨大的應用和商業(ye)(ye)潛能。許多公司包(bao)括OS提(ti)供商、服務提(ti)供商，設(she)備和芯片(pian)提(ti)供商都(dou)在競爭這個市場。

1.室內定位應用

室(shi)內定位(wei)即(ji)通(tong)過(guo)技術(shu)手段獲知(zhi)(zhi)人(ren)(ren)們在室(shi)內所(suo)處的(de)實時位(wei)置或者行(xing)動(dong)軌跡。基于這些信息能夠實現多種應用。大型商場中的(de)商戶能夠通(tong)過(guo)室(shi)內定位(wei)技術(shu)獲知(zhi)(zhi)哪些地方人(ren)(ren)流量最(zui)大，客人(ren)(ren)們通(tong)常會選擇哪些行(xing)動(dong)路線(xian)等(deng)，從而更科學地布(bu)置柜臺或者選擇舉辦(ban)促銷(xiao)活(huo)動(dong)的(de)地點(dian)。

客人(ren)也可以利用(yong)室(shi)(shi)內定位(wei)(wei)技(ji)術更(geng)方便地(di)(di)找到所需購買物品的(de)(de)擺放區(qu)域，并獲得前往(wang)該處(chu)的(de)(de)最佳路線。家長不用(yong)再擔(dan)心孩子在商場中走失(shi)，通過室(shi)(shi)內定位(wei)(wei)技(ji)術可以實時定位(wei)(wei)孩子的(de)(de)位(wei)(wei)置(zhi)。公司的(de)(de)管理者則可以運用(yong)室(shi)(shi)內定位(wei)(wei)技(ji)術實時獲知(zhi)室(shi)(shi)內的(de)(de)人(ren)員狀況，從而更(geng)好地(di)(di)優化空(kong)調(diao)的(de)(de)使用(yong)等(deng)，達到節能(neng)(neng)減排的(de)(de)目的(de)(de)，還能(neng)(neng)夠有效提高安全保衛的(de)(de)水平。

通(tong)過部署室內(nei)定位技(ji)術(shu)，電信運營商(shang)能夠更(geng)好地找到室內(nei)覆蓋的“盲(mang)點”和“熱點”區域，更(geng)好地在室內(nei)為用戶提供通(tong)信服務。

2.室(shi)內定位面臨(lin)的挑戰(zhan)

和室外定位相比(bi)，室內(nei)定位面(mian)臨很(hen)多獨特(te)(te)的(de)(de)挑戰(zhan)，比(bi)如說(shuo)室內(nei)的(de)(de)環(huan)境動態性很(hen)強，可(ke)以說(shuo)是多種多樣(yang)，不同(tong)的(de)(de)大(da)廈會有不同(tong)的(de)(de)室內(nei)布(bu)局;室內(nei)的(de)(de)環(huan)境更加精細，由此也需(xu)要更高的(de)(de)精度來(lai)分辨不同(tong)的(de)(de)特(te)(te)征。

那(nei)么(me)實用的室內定位解決方案都需要(yao)滿(man)足(zu)那(nei)些(xie)要(yao)求呢(ni)?主要(yao)包括(kuo)以下幾(ji)個方面：精度、覆蓋范圍、可靠性(xing)、成本、功耗、可擴展性(xing)和響應時間(jian)。

       精度(du)(du)：對精度(du)(du)的要(yao)求(qiu)不同的應用差別很大，比如在(zai)超市或倉庫找(zhao)一個特(te)定的商品可能(neng)需要(yao)1米甚(shen)至(zhi)更(geng)低的精度(du)(du)，如果在(zai)購(gou)物中心尋找(zhao)一個特(te)定的品牌或餐館，5-10米的精度(du)(du)就能(neng)滿足要(yao)求(qiu)。

覆(fu)蓋(gai)范圍(wei)：覆(fu)蓋(gai)范圍(wei)主要是指一(yi)個技(ji)術(shu)和解決方(fang)案可以(yi)在多(duo)大的范圍(wei)內(nei)提供滿足精度的覆(fu)蓋(gai)。有(you)些技(ji)術(shu)需要相應或(huo)專用(yong)的基礎設(she)施(shi)支撐(cheng)并結合(he)相應的定位終(zhong)端(duan)使用(yong)，這樣它的覆(fu)蓋(gai)就只是布局了相應技(ji)術(shu)的環境范圍(wei)。

可靠(kao)(kao)性(xing)：前面提到室(shi)內環境動(dong)態(tai)性(xing)很強，會(hui)經(jing)(jing)常(chang)(chang)發生改變，比如商(shang)(shang)場的(de)(de)設置和(he)隔斷會(hui)經(jing)(jing)常(chang)(chang)發生變化。另一方面，定位(wei)所依賴的(de)(de)基礎設施(shi)也會(hui)經(jing)(jing)常(chang)(chang)發生變化。舉個例子，一些大(da)型(xing)的(de)(de)會(hui)議，參展商(shang)(shang)會(hui)架設自(zi)己的(de)(de)WiFi熱點，這(zhe)些設施(shi)會(hui)動(dong)態(tai)變化位(wei)置，甚至有時開(kai)有時關，如果定位(wei)技術是基于WiFi的(de)(de)，可靠(kao)(kao)的(de)(de)系統應該不(bu)會(hui)受到這(zhe)些因素的(de)(de)影響。

成(cheng)(cheng)本和復雜(za)度：成(cheng)(cheng)本和復雜(za)度指標涵蓋兩個方面(mian)(mian)。一(yi)個是(shi)定(ding)位終(zhong)端(duan)的(de)成(cheng)(cheng)本，是(shi)不是(shi)可以用終(zhong)端(duan)已有的(de)硬件而(er)不添加新的(de)硬件。另一(yi)方面(mian)(mian)是(shi)布(bu)局和維(wei)護(hu)的(de)成(cheng)(cheng)本及其復雜(za)度，包括(kuo)布(bu)局與維(wei)護(hu)定(ding)位所需(xu)要的(de)設施和采集相關的(de)數據庫。

功(gong)(gong)耗(hao)(hao)(hao)(hao)：定位所產生的(de)功(gong)(gong)耗(hao)(hao)(hao)(hao)是一(yi)個很(hen)(hen)重要的(de)指標尤其(qi)對使用(yong)電池的(de)移動設備(bei)，如(ru)果(guo)功(gong)(gong)耗(hao)(hao)(hao)(hao)大(da)很(hen)(hen)快(kuai)使設備(bei)沒電了(le)，就限制了(le)用(yong)戶的(de)使用(yong)。有調查表明(ming)，電池消(xiao)耗(hao)(hao)(hao)(hao)過快(kuai)是很(hen)(hen)多用(yong)戶不開啟定位功(gong)(gong)能的(de)一(yi)個主要因(yin)素。所以，如(ru)果(guo)要實(shi)現隨時隨地的(de)位置感知，必須降低定位所增(zeng)加的(de)設備(bei)額外功(gong)(gong)耗(hao)(hao)(hao)(hao)。

可(ke)擴(kuo)展性(xing)：可(ke)擴(kuo)展性(xing)指一個解覺方案擴(kuo)展到更(geng)大的(de)(de)覆蓋范圍使(shi)用(yong)的(de)(de)能力(li)(li)，和方便地移植到不(bu)同的(de)(de)環境和應用(yong)的(de)(de)能力(li)(li)。

響(xiang)應(ying)時(shi)間：系統給(gei)出一個位(wei)置更新所需的(de)時(shi)間是響(xiang)應(ying)時(shi)間，不(bu)同的(de)應(ying)用(yong)需求不(bu)同，比如移動用(yong)戶和導航應(ying)用(yong)需要(yao)快的(de)位(wei)置更新。

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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