主頁（http://www.130131.com）：熱點：室內(nèi)定位技術(shù)趨勢展望

人們?nèi)粘Ｉ�活�?0%是在室內(nèi)。近年來，室內(nèi)定位與位置服務(wù)技術(shù)獲得了技術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的極大關(guān)注，并呈現(xiàn)出巨大的市場發(fā)展?jié)摿�。�?jù)市場研究公司 ABI 最近發(fā)布的一份報告，到2017年，全球室內(nèi)定位直接市場規(guī)模將達(dá)到50億美元，關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)空間巨大。

然而與室外基于北斗/GPS定位、導(dǎo)航應(yīng)用相比，目前面向大眾的室內(nèi)定位應(yīng)用還未有規(guī)�；�推廣應(yīng)用的系統(tǒng)成功案列，存在所謂的“最后一步”問題。那么室內(nèi)定位應(yīng)用到底難在哪？

眾所周知，由于建筑遮擋，用于定位的衛(wèi)星信號在室內(nèi)很難被接收。室內(nèi)的結(jié)構(gòu)多樣性和復(fù)雜性帶來嚴(yán)重的多徑效應(yīng)、信號衰落及信號噪聲等問題。這些問題都給室內(nèi)定位技術(shù)帶來了挑戰(zhàn)。

當(dāng)前的主流室內(nèi)定位方法都存在著各種各樣的問題，例如：

超寬帶 (UWB)：功率受限、成本高、普及率低；

RFID: 需海量布署、普及率低；

MEMS: 易產(chǎn)生累積誤差，一般只用作高精度室內(nèi)定位的補(bǔ)充和增強(qiáng)手段；

偽衛(wèi)星: 存在干擾/法規(guī)、需布設(shè)專用基站、僅適用于專用終端等問題。

另外，普及率相對較高的藍(lán)牙、WiFi場強(qiáng)匹配定位，如蘋果公司推出的iBeacon，也存在著難以實現(xiàn)高精度（普遍精度5-8米）、熱點覆蓋不連續(xù)、維護(hù)工作量巨大等問題。

表1給出了目前普遍使用的定位技術(shù)。從表格中列出的各項技術(shù)評估要素中可以看出，各項室內(nèi)定位技術(shù)各有利弊，基本結(jié)論是：現(xiàn)有的基于單一定位技術(shù)的室內(nèi)定位解決方案難以滿足大規(guī)模的實際應(yīng)用需求。

表1 常用室內(nèi)定位技術(shù)匯總表

相比之下，移動通信網(wǎng)絡(luò)具備室內(nèi)定位的多種優(yōu)勢：一是移動通信網(wǎng)的無縫覆蓋使定位連續(xù)性好；二是適用于普通移動智能終端；同時，終端的普及率、滲透率高，到2020年，全球手機(jī)用戶數(shù)將達(dá)到65億。未來幾年室內(nèi)定位技術(shù)將日趨成熟，基于下一代移動通信網(wǎng)絡(luò) (5G)將在2018年開始運(yùn)營且定位精度達(dá)到亞米級。從標(biāo)準(zhǔn)化程度、應(yīng)用對象、部署與應(yīng)用成本、發(fā)展?jié)摿Φ确矫媾袛嗷�于通信通信網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位是未來的主流趨勢，能覆蓋普遍的應(yīng)用群體。

與此同時，利用環(huán)境中存在的無線信號如WiFi、藍(lán)牙等信號，即融合不同體制的定位信號源，并結(jié)合用戶的運(yùn)動特征，采用室內(nèi)特征匹配等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境中的智能混合定位，是解決結(jié)構(gòu)復(fù)雜的室內(nèi)場景的有效途徑。

復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境中的多徑和非直達(dá)波是高精度室內(nèi)定位面臨的主要挑戰(zhàn)。但是，5G大帶寬、多天線、密集組網(wǎng)的技術(shù)特性為高精度室內(nèi)定位提供了有利條件，使得高精度定位成為可能。一方面，為提高通信傳輸速率和系統(tǒng)容量，5G將采用MassiveMIMO技術(shù)，基站配置的天線數(shù)量成倍增加，為高精度角度測量提供了有利支撐。另一方面，5G將使用更大的頻率帶寬，為高精度距離測量提供了有利支撐。再者，密集組網(wǎng)情況下基站密度顯著提高，用戶信號通�？杀欢鄠�基站接收到，有利于多基站協(xié)作實現(xiàn)高精度定位。

在5G室內(nèi)定位研究方面，上海交通大學(xué)北斗導(dǎo)航與位置服務(wù)實驗室與華為公司開展了深入技術(shù)合作，預(yù)期通過兩到三年的技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)亞米級的定位精度。華為公司作為5G技術(shù)的主要貢獻(xiàn)者，是5G定位標(biāo)準(zhǔn)70%提案的貢獻(xiàn)者。目前，華為LampSite室內(nèi)覆蓋解決方案已實現(xiàn)優(yōu)于2米的定位精度。

在融合定位方面，需要對不同特性的信號源（光電磁氣等）進(jìn)行采集融合，并且這些信號源所表示的信號結(jié)構(gòu)各異，比如有相對位置的輸出或絕對位置的輸出，有距離輸出，還有角度輸出等，這些都給融合定位帶來了困難。融合定位方法除需要對多源異質(zhì)、異構(gòu)的信號進(jìn)行處理外，還需要解決這些信號之間的同步問題。為此需要考慮建立基于傳感器誤差、環(huán)境特征、載體運(yùn)動特征等模型，建立信號環(huán)境特征庫，采用因子圖及擴(kuò)展卡爾曼濾波、粒子濾波、自適應(yīng)特征匹配等算法，并利用地圖等先驗信息，實現(xiàn)面向不同環(huán)境、不同應(yīng)用場景、不同載體終端的智能定位。

北斗導(dǎo)航與位置服務(wù)實驗室與高德地圖公司在行人航跡推算、室內(nèi)多源融合導(dǎo)航、群智信號地圖更新方面進(jìn)行了深入交流與合作，將基于智能手機(jī)的室內(nèi)定位精度由3-5m提高到1m。高德公司擁有國內(nèi)規(guī)模最大的室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)庫，目前，高德室內(nèi)外一體化地圖已經(jīng)上線運(yùn)行，憑借良好的用戶體驗，日用戶訪問量達(dá)千萬級。

綜上所述，以5G通信基站定位為通用支撐，以智能融合定位應(yīng)用為關(guān)鍵的“通用主導(dǎo)、多源融合”技術(shù)路線，符合技術(shù)發(fā)展的趨勢，具有實效性和前瞻性。可以預(yù)料，隨著下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智能融合導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，室內(nèi)定位應(yīng)用將迎來規(guī)模化、大眾化應(yīng)用時代！人們將享有室內(nèi)外無縫的高精度位置服務(wù)，一機(jī)在手，識途無憂。

上海交通大學(xué)北斗導(dǎo)航與位置服務(wù)重點實驗室介紹

”上海市北斗導(dǎo)航與位置服務(wù)重點實驗室“于2009年6月開始籌建，2011年12月正式成立，是部市共建重點實驗室。實驗室致力于解決北斗導(dǎo)航與位置服務(wù)中的基礎(chǔ)理論與核心技術(shù)問題，探索導(dǎo)航定位新概念、新方法和新技術(shù)，促進(jìn)我國導(dǎo)航定位與位置服務(wù)技術(shù)的研究、發(fā)展與應(yīng)用；同時，實驗室與產(chǎn)業(yè)界緊密結(jié)合，致力于解決導(dǎo)航與位置服務(wù)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的工程關(guān)鍵技術(shù)問題，推動我國導(dǎo)航位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。實驗室設(shè)四個技術(shù)研究方向：1）新概念定位導(dǎo)航與信號體制；2）融合導(dǎo)航技術(shù)；3）低功耗導(dǎo)航定位SoC技術(shù)；4）位置信息處理與空間行為分析。實驗室的發(fā)展目標(biāo)是成為國際知名、國內(nèi)頂尖的導(dǎo)航與位置服務(wù)基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)基地。