室内定位技术发展综述

室内定位技术综述及发展趋势近年来，室内定位技术的发展日益壮大，得到了越来越多的关注。

我们可以通过室内定位技术，追踪物品、人员、车辆等目标的位置信息，从而实现安全监控、场馆管理、室内导航、精准营销等的应用。

一、室内定位技术的种类目前，室内定位技术主要有以下几种：1. WiFi定位技术：利用WiFi信号的强度和信号延迟来确定目标位置。

2. 蓝牙低功耗（BLE）技术：通过信标的设置，利用蓝牙信号来实现室内定位。

3. 智能灯光技术：通过控制灯光的亮度和色彩，从而获取目标的位置信息。

4. 超声波定位技术：通过超强音波的控制和测量，得到目标的位置信息。

5. 光学定位技术：使用相机、激光、红外线等光学设备来获取目标的位置信息。

二、室内定位技术的应用1. 安全监控：利用室内定位技术，监控场馆内的人流动态、物品状态等信息，以保障人员和财产的安全。

2. 场馆管理：通过定位技术，实现人员或设备位置的实时监控，在场馆管理方面得到应用。

3. 室内导航：利用室内导航系统，为人们提供室内导航、定位服务，解决人们在室内寻找特定地点的难题。

4. 精准营销：利用室内定位技术，采集用户数据后，对其进行个性化推荐、营销等服务。

三、室内定位技术的发展趋势1. 低成本、高精度：未来的室内定位技术将更注重降低成本，并且提高定位精度。

2. 安全和隐私：在定位技术使用过程中，必须保证数据安全和个人隐私，避免信息泄漏或滥用。

3. 多样化的应用场景：随着技术的发展，将出现更多的应用场景，如室内智能停车场、室内自动驾驶、室内AR/VR等。

4. 与物联网、人工智能的融合：室内定位技术将与物联网、人工智能等技术实现融合，构建更加智慧化的室内服务系统。

总之，室内定位技术是未来数字化生活的必备技术之一。

未来，它将在更多的应用场景得到应用，实现更好的服务和效果。

室内定位技术的发展现状及前景分析从技术发展角度来看，室内定位技术已经取得了长足的进步。

最早的室内定位技术主要依靠无线信号的接收强度进行定位，如Wi-Fi和蓝牙信号，但这种方法存在定位准确度较低、易受信号干扰等问题。

随后，出现了利用红外线、超声波和激光等技术进行距离测量的方法，提高了定位的精度和稳定性。

近年来，借助于传感器、地磁、惯性导航等技术的发展，室内定位技术实现了更高精度、更可靠的定位。

同时，基于大数据和机器学习的算法的应用也使得室内定位技术的准确度和稳定性得到了进一步提升。

在市场需求方面，随着智能手机和物联网技术的飞速发展，人们对室内定位技术的需求越来越大。

在商业领域，室内定位技术能够为商场、超市等地提供精确的定位和导航服务，帮助消费者更快速、有效地找到目标位置，提高购物体验。

在安全领域，室内定位技术可以应用于监控和紧急求助系统，实现实时定位和追踪，提高应急响应能力。

在医疗领域，室内定位技术可以用于医院导航、病人追踪等应用，提高医疗服务的效率和质量。

在旅游领域，室内定位技术可以为旅游景点提供导览和讲解服务，提升游客体验。

在应用场景方面，室内定位技术的应用前景广阔。

除了商业、安全、医疗、旅游领域，室内定位技术还可以应用于智能家居、智能办公、智慧城市等领域。

例如，在智能家居中，室内定位技术可以实现人员的定位和跟踪，根据不同的位置信息来控制家居设备的运行，提高家居的智能化程度。

在智慧办公中，室内定位技术可以帮助员工快速找到会议室、办公室等目标位置，提高办公效率。

在智慧城市中，室内定位技术可以与室外定位技术结合，为市民提供全方位的导航和定位服务，提高城市的便利性和安全性。

总的来说，室内定位技术在技术发展、市场需求和应用场景等方面都展现出良好的发展前景。

随着人们对室内定位需求的增加和技术的不断创新，预计室内定位技术的发展将越来越迅速，应用领域将更加广泛，为人们的生活和工作带来更多便利与安全。

测绘与空间地理信息GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY第44卷第3期2021年3月Vol.44， No.3Mar.， 2021室内三维定位分类、方法、技术综述饶文利（北京辰安科技股份有限公司，湖北武汉430000）摘要：室内三维技术是辅助室内人员快速定位导航、商业人员对室内业务统计分析决策、应急救援力量快速实施救援的重要手段。

近年来，室外定位、导航、路径规划、可视化分析等技术已发展成熟，而室内位置服务需求 （定位、导航、路径规划）正处于初始发展阶段。

为快速推进室内三维技术发展，本文对目前市面上应用集中的几种室内三维定位技术方法进行了归纳和探讨，介绍了从不同角度对室内三维定位进行分类，各定位技术的原理 和方法，以及基于室内三维原理与方法衍生出的主流室内定位技术，对比分析各定位技术的优缺点及在室内三 维中的应用，总结了目前室内三维定位技术存在的问题与未来的研究方向。

关键词：室内三维定位；定位原理；定位技术中图分类号：P208文献标识码：A 文章编号：1672-5867（ 2021） 03-0164-06Overview of Indoor 3D Positioning Classification ,Methods and TechniquesRAO Wenli(Beijing Global Safety Technology Co., Ltd., Wuhan 430000, China )Abstract : The indoor three -dimensional technology is an important means to help the indoor personnel to quickly locate and navigate ,to support the commercial personnel to make statistical analysis and decision-making for indoor business , and to assist the emergencyrescue force to quickly implement rescue. In recent years , technologies such as outdoor positioning, navigation , path planning , and visual analysis have matured , and indoor location service requirements ( positioning , navigation , and path planning ) are in the initialstage of development. In order to rapidly promote the development of indoor 3D technology, several indoor 3D positioning techniquesapplied in the market are summarized and discussed. The classification of indoor 3D positioning from different angles , the principles ,and methods of each positioning technology are introduced. Based on the mainstream indoor positioning technology derived from the three -dimensional principle and method , it compares the advantages and disadvantages of each positioning technology and the applica ­tion scenarios in indoor three-dimensional , summarizes the problems existing in the current three -dimensional positioning technology and the future research direction.Key words ：indoor 3D positioning ； positioning principle ； positioning technology0 引 言研究表明，人们每天平均有20小时是在室内进行活动,如工作、生活、购物、娱乐等[1]°随着城市建设不断迈 向智慧化进程,包括大型商业中心、地下停车场在内的大 型室内公共场所、办公楼、住宅和公寓等复杂建筑物与日俱增。

2014年第27卷第3期Electronic Sci.＆Tech./Mar.15，2014收稿日期：2013-09-17作者简介：赵锐(1957—)，男，教授，硕士生导师。

研究方向:交通信息工程及控制。

E-mail :578314623@ 。

钟榜(1989—)，男，硕士研究生。

研究方向:交通信息工程及控制。

朱祖礼(1989—)，男，硕士研究生。

研究方向:交通信息工程及控制。

马乐(1990—)，男，硕士研究生。

研究方向:交通信息工程及控制。

姚金飞(1991—)，男，硕士研究生。

研究方向:交通信息工程及控制。

室内定位技术及应用综述赵锐1，钟榜2，朱祖礼2，马乐2，姚金飞2（1.军事交通学院基础部，天津300161； 2.军事交通学院研究生管理大队，天津300161）摘要室内定位技术作为当前的研究热点，对军事、经济以及人们的日常生活产生了深远的影响。

文中首先介绍了室内定位技术的应用背景以及发展方向，以及室内环境进行定位面临的主要难点。

然后介绍了目前主要的定位算法，包括邻近信息、场景分析和几何定位算法，以及各种算法衍生出来的各种定位技术。

最后指出了室内定位技术亟待解决的问题，以及下一步进行相关研究的突破口。

关键词室内定位;定位算法;定位技术中图分类号TN961文献标识码A文章编号1007－7820（2014）03－154－04Overview of Indoor Localization Techniques and ApplicationsZHAO Ｒui 1，ZHONG Bang 2，ZHU Zuli 2，MA Le 2，YAO Jinfei 2（1.General Courses Department ，Academy of Military Transportation ，Tianjin 300161，China ；2.Postgraduate Training Brigade ，Academy of Military Transportation ，Tianjin 300161，China ）AbstractAs a hotspot of currently research ，indoor localization has great influence on the military ，economyand everyday life．This article introduces the application ，development and main difficulties of indoor localization ，presents some major indoor localization algorithms ，including surrounding information ，scene analysis ，geometry lo-calization ，and various localization techniques derived from the localization algorithms ，and finally points out some key issues which are urgent to be solved and some related breakthrough．Keywordsindoor localization ；localization algorithm ；localization technique自从以GPS 为代表的定位技术出现以来，其高效、方便、快速与准确使人们的生活出现了巨大的变化，带动了一批应用和服务的快速发展，但传统定位技术由于技术原理的局限性，在室内环境的定位效果不尽理想，因此目前室内环境急需一种高效、便捷、准确的定位技术来填补空白。

第１３卷㊀第１０期Ｖｏｌ．１３Ｎｏ．１０㊀㊀智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ㊀㊀２０２３年１０月㊀Ｏｃｔ．２０２３㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９５－２１６３（２０２３）１０－０１７９－０５中图分类号：ＴＮ９２５文献标志码：Ａ室内外定位技术综述苏素燕１，陈金旺１，王林芳１，陈㊀芳２，陈㊀俊２，林明睿２（１国网福建省电力有限公司厦门供电公司，福建厦门３６２４００；２福州大学㊀物理与信息工程学院，福州３５０１０８）摘㊀要：随着科学技术的不断发展，定位服务深入生活，越来越多的行业及个人因定位技术的发展而受益，也正是社会的不断进步以及环境的复杂多变，越来越高的定位需求在人们心中产生，越来越多的定位技术也随之诞生㊂文章从室内外定位角度出发，分别介绍了几种当下应用比较多的室内外定位技术，对其原理进行简单的阐述，分析其各自的发展与存在的不足，最后介绍了这些技术所涉及的一些主流算法㊂关键词：室内外定位；定位服务；定位算法ＡｒｅｖｉｅｗｏｆｉｎｄｏｏｒａｎｄｏｕｔｄｏｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳＵＳｕｙａｎ１，ＣＨＥＮＪｉｎｗａｎｇ１，ＷＡＮＧＬｉｎｆａｎｇ１，ＣＨＥＮＦａｎｇ２，ＣＨＥＮＪｕｎ２，ＬＩＮＭｉｎｇｒｕｉ２（１ＳｔａｔｅＧｒｉｄＸｉａｍｅｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，ＸｉａｍｅｎＦｕｊｉａｎ３６２４００，Ｃｈｉｎａ；２ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）ʌＡｂｓｔｒａｃｔɔＷｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｅｒｖｉｃｅｓａｒｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｌｉｆｅ，ａｎｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓａｎｄｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓｂｅｎｅｆｉｔｆｒｏｍｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆａｃｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｓｏｃｉｅｔｙａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘａｎｄｃｈａｎｇｅａｂｌｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｈｉｇｈｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｍｏｒｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｉｎｄｏｏｒａｎｄｏｕｔｄｏｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｅｖｅｒａｌｉｎｄｏｏｒａｎｄｏｕｔｄｏｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｈａｔａｒｅｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｂｒｉｅｆｌｙｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｉｒｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｉｒｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｍｏｒｅｍａｉｎｓｔｒｅａｍａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅｓｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．ʌＫｅｙｗｏｒｄｓɔｉｎｄｏｏｒａｎｄｏｕｔｄｏｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；ｌｏｃａｔｉｏｎｓｅｒｖｉｃｅｓ；ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ基金项目：国网福建省电力有限公司研究开发项目（５２１３４０２２０００５）㊂作者简介：苏素燕（１９９０－），女，硕士，工程师，主要研究方向：电力通信网建设与运维；陈金旺（１９７２－），男，硕士，高级工程师，主要研究方向：电力系统自动化技术及电力通信网管理；王林芳（１９８９－），男，学士，高级工程师，主要研究方向：电力通信网建设和运行管理㊂收稿日期：２０２２－１０－０６０㊀引㊀言随着技术水平的不断提升，社会各行各业的兴起和发展，位置服务受到了越来越多人的关注和重视，定位服务也因此变得越来越商业化㊁普遍化㊂定位系统开始投入到各行各业，如：地图导航㊁森林消防㊁房屋建筑㊁交通安防等［１］都离不开定位系统，可以说定位服务极大程度的改变了人们的生活水平，推进了社会的发展与进步㊂由于行业的兴起和技术的发展，以及生活环境的不断复杂化，对定位精度的要求也越来越高㊂美国的ＧＰＳ定位系统和中国北斗导航定位系统，撑起了整个的室外定位㊂然而，其在复杂多变的室内环境下并不适用，因此越来越多满足室内定位需求的定位技术被研发实施㊂如：蓝牙㊁ＷＩＦＩ㊁超声波等定位技术［２］，通过结合不同的算法，甚至与不同技术的融合，使室内定位精度达到一个新的高度㊂１㊀室外定位技术１．１㊀ＧＰＳ定位技术ＧＰＳ定位是目前最为精确，应用最为广泛的定位技术，ＧＰＳ系统由空间端㊁控制端㊁用户终端组成㊂其定位原理是通过用户端发出的定位请求，空间端就会发送定位的卫星信号，接收器随之接收相关定位信息，再由用户端接收由地面控制中心计算出来的位置结果㊂ＧＰＳ定位方法包括绝对定位（单点定位）和相对定位（差分定位）等㊂该系统广泛应用于房屋建筑㊁车辆定位㊁农业养殖等领域［３］，但由于定位过程的轨道误差㊁时钟误差以及各种延迟和噪声的干扰，定位精度只能达到米级㊂１．２㊀北斗定位技术北斗定位系统由空间端㊁地面控制端㊁用户端组成，是主动式双向测距二维导航㊂地面控制中心解算供用户定位的三维数据㊂北斗定位原理与ＧＰＳ大致相同，多采用 三球交汇 的原理来实现㊂即地面接收设备需同时测量至少三颗卫星与用户的距离㊂用户端分别以每颗卫星为球心，其与该卫星间的距离为半径，画出相交于两点的３个球面，根据地理常识选取相对位置较低的交点，即为用户的实际坐标位置点［４］㊂迄今为止，北斗导航系统已经发展到 北斗三号 ，北斗三号实现了全球范围的无源定位，在抗干扰能力方面要强于ＧＰＳ定位系统㊂北斗定位精度为米级，被广泛应用于通信㊁水利㊁交通㊁森林防火等，且北斗是唯一可以进行通信聊天的定位系统，北斗地面增强站系统已实现广域覆盖，可为全球用户提供高精度定位数据支持，具有无限的发展潜力㊂目前，国家正在推进北斗与５Ｇ技术的融合定位［５］㊂２㊀室内定位技术２．１㊀ＷＩＦＩ定位技术目前ＷＩＦＩ是相对成熟且应用较多的技术，近年来有不少公司投入到了这个领域㊂ＷＩＦＩ室内定位技术需要通过定位标签，在布满无线局域网的区域按照一定的周期发出相关信号，最后由定位服务器接收该信号㊂根据接收信号的强弱以及信号到达时差，来推算出人员所在的位置，并让具体位置在电子地图显示［６］㊂因成本低㊁覆盖范围广㊁传输速度高等原因ＷＩＦＩ成为室内定位的主流㊂ＷＩＦＩ室内定位算法大致分为两大类：一是不基于ＲＳＳＩ的算法，其中包括到达时间（ＴｉｍｅＯｆＡｒｒｉｖａｌ，ＴＯＡ）㊁到达时间差（ＴｉｍｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆＡｒｒｉｖａｌ，ＴＤＯＡ）以及到达角度（ＡｎｇｌｅｏｆＡｒｒｉｖａｌ，ＡＯＡ）算法；另一种是基于ＲＳＳＩ的三角定位算法和指纹算法㊂就目前来说，ＷＩＦＩ技术定位应用最可行的算法是基于ＲＳＳＩ的指纹定位算法［７］㊂利用该算法进行室内定位，在正常情况下能满足室内需求，但环境复杂多变，很容易影响ＷＩＦＩ信号，使其定位精度降低，定位漂移现象尤其严重，且标签功耗大㊁略昂贵，再加上指纹定位的数据采集阶段工程量繁琐，且很容易受基站变换的影响㊂２．２㊀ＲＦＩＤ定位技术ＲＦＩＤ定位技术适用于区域位置定位，即通过２．４Ｇ和低频１２５Ｋ的ＲＦＩＤ技术，实现对人和物的识别以及定位管理㊂ＲＦＩＤ定位主要是读取所测ＲＦＩＤ标签的相关特征信息，该过程通过一组固定的阅读器实现，再通过相关方法（如接收信号强度等），把标签所在的具体位置计算出来㊂基于ＲＦＩＤ的定位方法有室内静态目标定位算法和室内动态目标定位算法㊂室内静态目标定位算法包括测距定位算法以及非测距定位算法㊂如：距离矢量跳数节点定位算法㊁质心定位算法和ｋ邻近定位算法等㊂动态目标定位算法包括：时间域相位差测距算法㊁频率域相位差测距算法和空间域相位差测距算法［８］等等㊂ＲＦＩＤ定位技术信号传输范围较广㊁应用成本低，具有非接触以及非视距等优点，适用于室内定位㊂但由于该技术作用的距离有限，缺乏通信能力，与其他系统融合在一起的效果并不好，因此定位不够精准㊂２．３㊀超声波定位技术超声波定位原理是基于超声波测距技术，大多采用反射式测距法［９］㊂定位过程如下：首先通过固定在被测物体上的声波发生器，周期性的发送同频率的信号给各个位置已知的电子标签，通过不同时间所接收到的同一信号，具体推算出其各自之间的相关距离，从而推算出被侧目标的定位坐标㊂常见超声波测距采用传播时间检测法进行，超声波的传输路程等于超声波传播时间与超声波在空气中的传播速度的乘积㊂利用定位算法并结合多组超声波测量的距离数据，即可计算出被定位物体的具体位置坐标㊂超声波定位主要应用ＴＯＡ定位算法和ＴＤＯＡ定位算法实现㊂该方法成本低㊁功耗小㊁定位精度可观，但对于复杂的环境定位效果仍不佳㊂２．４㊀蓝牙定位技术蓝牙定位技术的实现，需要在室内环境下建立３个及以上的ｂｅａｃｏｎ基站［１０］，然后通过带有蓝牙功能的移动设备来接受从基站发出的广播报文，以此来推算出功率，计算出移动设备与基站间的距离，从而确定移动设备的位置㊂蓝牙定位系统主要采用测距交汇法（又称传播模型法）和指纹匹配法两种定位方式㊂测距交汇法基本原理为：先构建室内环境下的蓝牙信号衰减模型，使用衰减模型将信号强度信息转换为两者之间的距离信息，再采用定位算法计算出目标位置㊂该方案的优势是无需构建指纹数据库，理论定位精度高；指纹匹配定位方法是将位置信息和蓝牙信号强度特征形成特殊的映射关联，即对室内场景下的位置坐标信息形成与之唯一对应的信号强度特征指纹［１１］㊂０８１智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１３卷㊀蓝牙定位技术是一种短距离（一般在２－５米左右）适用于室内的无线传输技术，具有较高的商业价值，且功率消耗低，定位精度相对较高㊂其缺点是受环境影响较大，稳定性较差，而且系统作用的范围比较小㊂２．５㊀惯性导航定位技术惯性导航技术是一种纯依靠客户端的技术，通过终端惯性传感器采集物体运动过程的相关数据信息（其中包括物体的速度㊁方向㊁加速度等），再利用各种定位运算方法推算出被测物体的大概位置㊂惯性导航系统是一个自主式的导航系统，由惯性测量单元和积分器组成的积分系统㊂惯性导航技术在没有通讯设备和网络的情况下，就可以输出用户的具体位置信息，并且这一过程是实时进行的，也就是说在各种复杂多变的环境中，仍然可以做到对人员位置的精确定位㊂在惯性导航定位的基础上，还有一些技术可以辅助，从而达到更好的定位效果，如与ＷＩＦＩ指纹技术的结合［１２］㊂该技术不会被电磁信号所干扰，安全隐蔽性强，而且产生的导航信息噪声低，定位过程中的数据更新率高，能在短时间内有比较好的精度和稳定性；但是随着时间的变化，误差也会随之增大，再加上传感器价格昂贵等原因，该技术也无法满足人们对室内定位的需求㊂２．６㊀超宽带（ＵＷＢ）定位技术超宽带技术是一种无线通讯技术［１３］，其不使用传统通信体制中的载波（不采用正弦载波），而是通过对极窄脉冲的发送和接收来进行数据传输㊂该脉冲为非正弦，且脉冲宽度须在纳秒甚至微秒级以下，具有３．１ １０．６ＧＨｚ量级的频谱带宽㊂该技术具有良好的室内定位发展应用前景，隐含着很高的商业价值㊂随着硬件设施以及对应操作水平的不断提高，提高ＵＷＢ定位精度以及达到普遍化应用的重点，是将该系统与其他定位技术相融合；再加上深度学习的发展，将给该技术带来更大的突破和影响㊂该技术主要用于室内定位，具有数据传输性能好㊁低功耗㊁安全保密性强㊁高处理增益㊁很强的抗干扰能力和定位精度高等特点［１４］㊂超宽带技术通过与不同技术的融合，以及采用不同算法的应用，定位精度保持在０．１ ０．５ｍ的范围㊂３㊀定位算法３．１㊀ＡＯＡ定位算法如图１所示，ＡＯＡ到达角度定位方法，主要是通过建立两个基站，分别以基站坐标为起始位置，形成两条经过移动台的射线，而两射线相交的点就是移动台所在的大概位置［１５］㊂移动台基站2基站1βα图１㊀ＡＯＡ定位示意图Ｆｉｇ．１㊀ＡＯＡｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍ㊀㊀当基站内设有天线阵列时，移动台作为信号的发送端发出信号，并且由两个基站进行接收，进而可以得到两个基站的入射角，即图中所示的α㊁β，再以各基站坐标作为出发点，沿着入射角所对应方向形成的交点，就是移动台所在的位置㊂假设移动台位置坐标为（ｘ，ｙ），Ｎ个基站的位置坐标为（ｘｉ，ｙｉ）㊂根据其几何意义，坐标之间存在以下关系：ｔａｎαｉ＝ｙ－ｙｉｘ－ｘｉ（１）㊀㊀将式（１）展开可得ｙｉ－ｘｉｔａｎαｉ＝ｙ－ｘｔａｎαｉ（２）㊀㊀将式（２）化简可得ｙ１－ｘ１ｔａｎα１ｙ２－ｘ２ｔａｎα２ｙｎ－ｘｎｔａｎαｎéëêêêêùûúúúú＝－ｔａｎα１㊀１－ｔａｎα２㊀１－ｔａｎαｎ㊀１éëêêêêùûúúúúｘｙéëêêùûúúＹ＝ＡＸ㊀㊀最后可以利用最小二乘法解得Ｘ㊂该算法通信成本低，定位精度较高，常应用室内定位过程中㊂３．２㊀ＴＯＡ定位算法ＴＯＡ到达时间定位方法，是通过记录移动台（信号发送端）发出信号到基站接收到信号所消耗的时间，再利用相关公式转换为两者间的距离，从而进行位置定位㊂该方法的实现至少需要３个基站的参与，才能计算目标的位置，其定位示意如图２所示㊂基站2基站3基站1节点d1d2d3图２㊀ＴＯＡ定位示意图Ｆｉｇ．２㊀ＴＯＡｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍ１８１第１０期苏素燕，等：室内外定位技术综述㊀㊀三个基站与信号接收节点的距离分别为ｄ１㊁ｄ２㊁ｄ３，以基站所在位置为圆心，所测得的距离为半径画３个圆，相交于一点，即目标节点所在位置㊂在计算过程中一般利用最小二乘法计算待测节点的大概位置［１５］㊂假设节点处位置坐标为（ｘ，ｙ），Ｎ个基站的位置坐标为（ｘｉ，ｙｉ）㊂根据其几何意义，则坐标之间存在以下关系：（ｘｉ－ｘ）２＋（ｙｉ－ｙ）２＝ｒｉ２（３）㊀㊀其中，ｉ＝１，２，３， ，Ｎ，设：Ｋｉ＝ｘｉ２＋ｙｉ２，Ｒ＝ｘ２＋ｙ２，将公式（３）化简得到：ｒ２１－ｋ１ｒ２２－ｋ２︙ｒ２ｉ－ｋｉéëêêêêêêùûúúúúúú＝－２ｘ１－２ｙ１１－２ｘ２－２ｙ２１︙︙︙－２ｘＮ－２ｙＮ１éëêêêêêùûúúúúúｘｙＲéëêêêùûúúúＹ＝ＡＸ㊀㊀要得到坐标（ｘ，ｙ），即求得Ｘ的值，可利用最小二乘法可得Ｘ＝（ＡＴＡ）－１ＡＴＹ，进行求解计算㊂因该方法部署过程方便且性价比高，特别适用于室内㊁岩洞㊁森林㊁峡谷等ＧＰＳ拒止环境下的目标定位，并且随着环境以及技术的变化，该算法在不断的被改进更新㊂该算法主要应用于ＷＩＦＩ室内定位技术和ＵＷＢ室内定位技术中㊂３．３㊀ＴＤＯＡ定位算法到达时间差算法ＴＤＯＡ，是对ＴＯＡ算法的改进与加强，只需保持各基站时钟同步即可㊂该算法主要利用多个基站接收到同一信号的时间差计算出对应的距离差，再确定信号源所在位置㊂定位示意如图３所示：基站3基站2基站1d 1d 3d 2节点图３㊀ＴＤＯＡ定位示意图Ｆｉｇ．３㊀ＴＤＯＡｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍ㊀㊀各个基站从同一时间开始接受信号源的信号，根据信号接收端接收到数据的时间不一，会产生一个时间差，再通过相关的计算公式，计算出各个基站之间的距离差，距离差＝时间差ˑ电磁波的速度㊂如图３所示，可以选取基站１作为相对固定点，分别与其他基站联合作为焦点，可以得到两条双曲线，两条双曲线的交点就是信号节点所在的位置㊂通过各基站的坐标以及各基站到节点的距离，就可以计算出节点处坐标㊂ＴＤＯＡ算法的优势是不存在任何相位模糊问题，且该系统构建复杂度较低，定位精度相对高，常常被应用于各种室内外定位技术中［１５］㊂随着定位精度需求的不断提高，该算法也被多次改进，其中包括基于ＴＤＯＡ的Ｆａｎｇ算法㊁Ｃｈａｎ算法以及泰勒级数法等等㊂３．４㊀指纹定位算法指纹定位算法是基于无线信号的室内定位中比较经典的定位算法，其主要思想就是将某一需要进行定位的区域进行网格划分，将这些网格的交点分别设置其对应坐标，在每一个坐标上，都可以收到一组对应接入点（ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ，ＡＰ）的特征量，这组特征量就相当于一个指纹上的多个特征（这也是位置指纹这个名字的由来，指纹只是一种比喻），依靠这组特征就可以确定定位节点所在的网格位置㊂该方法的实现分为离线采集和在线测试两个阶段［１６］㊂离线阶段负责采集指纹信息，通过将某一需要进行定位的区域进行网格划分，对每个交点处分别设置对应坐标后，采集每个小网格区域内所表现出来的ＲＳＳＩ值，将指纹信息图片化处理，然后构建指纹数据库㊂在线阶段进行定位测试，通过相关算法得到待测点处ＲＳＳＩ值以及大致坐标值，与数据库中的指纹坐标信息进行匹配对比，从中找出与待测点处ＲＳＳＩ值最为接近的点，此点的坐标就可视为待测点处坐标㊂该阶段可采用Ｂａｙｅｓ法㊁ＫＮＮ法进行坐标加权计算，用Ｋ－ｍｅａｎｓ等方法对指纹数据进行聚类运算［１７］，减少匹配时间㊂指纹定位算法的精确度，很大程度取决于指纹信息分类的精细程度，分类越精细，定位精度就越高㊂因此，可以结合分类器对指纹信息进行分类，以此提高定位精度㊂但是，该方法也存在很大的不稳定性，当周边环境变化或者基站数量或位置变化时，该定位算法精确度就会很低，而且需要进行指纹信息重新采集，而采集工作相当繁琐，任务量较大㊂因此，该算法时常与ＷＩＦＩ定位技术相结合应用于室内定位㊂３．５㊀ＲＳＳＩ测距定位算法ＲＳＳＩ信号是将ＲＳＳ经过转换后的值，ＲＳＳＩ值由无线局域网的供应商按照自己特定的方式去定２８１智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１３卷㊀义㊂将原有的ＲＳＳＩ区间值通过特有的公式，对应到自己定义的区间㊂室内定位常用对数距离路径损耗模型，从而得到以下计算公式（４）：ＲＳＳＩ（ｄ）＝ＲＳＳＩ（ｄ０）－１０ｎｌｇ（ｄ／ｄ０）＋Ｘσ（４）㊀㊀其中，ＲＳＳＩ（ｄ０）即为距离发射点ｄ０处的ＲＳＳＩ（仅为参考点），往往以１ｍ作为这个参考点；ＲＳＳＩ（ｄ）是与发射点相差ｄ处的ＲＳＳＩ；Ｘσ是一个均值为０，方差为σ变量，并服从高斯分布；ｎ为信号衰减指数，与环境有关，通常值为２ ４之间㊂根据所搭建的模型，可得到发送端距离接收端的长度ｄ，不同发送端所在的位置不一，所以得到同一接收端的距离也不同，最后依据多边定位等计算方法，计算出大致的位置坐标［１８］㊂４　结束语本文从对定位技术的需求出发，对多种室内外定位技术以及相关定位算法进行概括阐述，得出其各自适用的领域与环境㊂由于复杂多变的环境，导致定位精度的大大降低，现存的单一定位技术已无法满足目前的发展需求，多种定位技术甚至算法的融合定位才是未来室内外定位的发展方向㊂目前的融合定位系统并未成熟，迫切需要新技术的投入，而５Ｇ通信技术的兴起给该领域带来新的机遇，尤其是当下正处于探索阶段的 北斗＋５Ｇ 融合定位技术，是未来定位系统领域的重点研究对象㊂参考文献［１］闫大禹，宋伟，王旭丹，等．国内室内定位技术发展现状综述［Ｊ］．导航定位学报，２０１９，７（４）：５－１２．［２］陈献，王鑫．室内定位技术发展及应用研究［Ｊ］．科学技术创新，２０１９（１７）：８３－８５．［３］陈加丰．ＧＰＳ测量定位技术在桥梁中的应用与展望［Ｃ］／／中国土木工程学会总工程师工作委员会２０２１年度学术年会暨首届总工论坛会议论文集．，２０２１：４２９－４３０．［４］刘永战，冯阳，李苒．北斗定位导航技术的应用及展望［Ｊ］．数字技术与应用，２０２２，４０（７）：１８－２０．［５］刘海蛟，刘硕，刘文学，等．北斗＋５Ｇ融合定位技术研究［Ｊ］．信息通信技术与政策，２０２１，４７（９）：４１－４６．［６］赵航．基于ＷＩＦＩ室内定位方法的研究［Ｄ］．大连：辽宁师范大学，２０２０．［７］祝文飞．基于位置指纹的ＷｉＦｉ定位技术研究［Ｊ］．信息与电脑（理论版），２０２１，３３（２）：１４－１６．［８］李阳．基于ＲＦＩＤ的室内定位技术研究与实现［Ｄ］．南京：南京邮电大学，２０２１．［９］韩丙辰，马引群，李平．基于超声波的室内定位技术研究［Ｊ］．山西大同大学学报（自然科学版），２０１７，３３（６）：２１－２４．［１０］丁子璇．基于蓝牙５．０Ｂｅａｃｏｎ的室内定位技术研究［Ｄ］．南京：东南大学，２０２０．［１１］赵心域．蓝牙室内定位的动态指纹窗口模型及其应用方法研究［Ｄ］．南京：南京师范大学，２０１９．［１２］杨海效，吴虹，田菀玉，等．基于Ｗｉ－Ｆｉ指纹与惯性导航的室内定位技术研究［Ｃ］．第十一届中国卫星导航年会论文集 Ｓ１０ＰＮＴ体系与多源融合导航．北京：中国卫星导航系统管理办公室学术交流中心，中科北斗汇（北京）科技有限公司，２０２０：１４６－１５０．［１３］朱自强．超宽带定位的关键技术研究［Ｄ］．成都：电子科技大学，２０１９．［１４］董兴波．基于ＵＷＢ的高精度室内定位系统研究与实现［Ｄ］．桂林：桂林电子科技大学，２０２１．［１５］谢恩德，洪毅．室内定位方法综述［Ｊ］．电脑知识与技术，２０２１，１７（１１）：２３１－２３４，２４４．［１６］朱顺涛．室内位置指纹定位算法的研究［Ｄ］．无锡：江南大学，２０１８．［１７］邬春明，齐森南．改进Ｋ－ｍｅａｎｓ聚类的自适应加权Ｋ近邻指纹定位算法［Ｊ］．重庆邮电大学学报（自然科学版），２０２１，３３（６）：９４６－９５４．［１８］石琴琴，徐强，张建平，等．基于ＲＳＳＩ测距的室内目标定位方法［Ｊ］．电子测量与仪器学报，２０１８，３２（２）：８６－９１．。

0 引言在日常生活中，以位置为基础的服务（Location-based services，LBS）已经和人类的生活息息相关。

可靠的LBS 服务离不开准确的位置信息。

当前，依赖全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）的室外定位技术[1]已经趋于成熟，甚至在于特定需求下可以达到亚米级的精度。

但是看似相似的室内定位技术实际却是截然不同，室内定位技术受环境影响较大，室外环境下障碍物较少，一般情况下二维定位即可满足需求。

而室内环境复杂，各种家具、楼房等等都会对定位产生影响，并且室内定位的精度需求远远高于室外，往往需要“厘米级”精度[2]才能满足用户需求，因此利用GNSS 提供位置服务的方案不太合适。

根据数据统计，在实际生活中，人类在室内度过的时间平均可以达到70% - 90%，对于LBS 的需求更迫切，GNSS 服务无法满足用户需求的情况下，需求精准室内位置信息已经成为室内LBS 服务发展的红线。

同时，随着几种主流室内定位技术,包括有Wi-Fi、蓝牙、超宽带、蜂窝移动网络的发展，已经能更为精确地实现信号的传递与检测。

1 应用前景随着定位技术的发展，基于位置的服务越来越受到人们的关注。

目前，LBS 已经渗透到人们日常生活的方方面面，关于室内定位的需求价值早已远远超出早期学者的预期，精确、实时的位置信息打破了虚拟空间的数据信息与真实世界物理对象的壁垒，掀起零售、制造、物流、急救、大型公共场所导航等行业的革命，真正意义上推动万物互联的进程。

[3]在商场、停车场、机场、火车站、医院等大型公共场所中，LBS 是不可或缺的。

比如，在人们外出旅游时，LBS 可以给人们带来方便，便于人们查询景点、餐厅、酒店宾馆等信息；当发生事故时，LBS 可以更加准确地提供具体信息。

同时，在信息时代的背景下，随着人工智能、机器人技术的发展，一些新型行业的兴起，比如无人医疗护理、智能制造、智能物流等行业也更加需要LBS 提供技术支撑。

2024年室内定位市场前景分析1. 概述随着智能手机和物联网的快速发展，室内定位技术在近年来逐渐受到关注。

室内定位是指通过无线信号、传感器等技术手段，在室内环境中确定设备或个体的准确位置。

室内定位技术在商场、医院、办公楼等场所具有广泛的应用前景。

本文将对室内定位市场的前景进行分析。

2. 市场规模与增长潜力室内定位市场具有巨大的潜力和增长空间。

根据市场研究报告显示，2019年全球室内定位市场规模达到50亿美元，预计到2026年将增长至200亿美元，年复合增长率超过20%。

这表明室内定位市场具有巨大的增长潜力。

室内定位技术的发展将推动各行业的创新。

在零售行业，商场和超市可以利用室内定位技术为消费者提供定位服务，优化商场布局和商品展示。

在医疗行业，室内定位技术可以帮助医院提高病人的定位和导航效率，提供更好的医疗服务。

同时，在物流、酒店、公共交通等领域，室内定位技术也有着广泛的应用前景。

3. 技术趋势与驱动因素室内定位技术的发展离不开以下技术趋势和驱动因素：3.1 5G技术的应用随着5G技术的普及与商用，室内定位技术得到了进一步的提升。

5G技术具备高速率、低延迟和广覆盖等特点，能够提供更好的网络连接和定位服务，为室内定位技术的发展提供了有力支持。

3.2 深度学习与人工智能深度学习和人工智能技术在室内定位中的应用也逐渐增多。

通过深度学习算法和人工智能技术，可以对大量的室内数据进行分析和挖掘，提高室内定位的精确度和稳定性。

这将进一步推动室内定位市场的发展。

3.3 传感器技术的进步传感器技术的进步也是推动室内定位市场发展的重要因素。

各种传感器的不断升级和发展，使得室内定位的硬件设备更加精确和高效。

例如，通过声音、光线、红外线等传感器，可以实现更准确的室内定位。

4. 挑战与对策虽然室内定位市场前景广阔，但也面临一些挑战：4.1 隐私问题室内定位技术需要获取用户的位置信息，这引发了一些隐私问题。

用户对于个人隐私的保护意识不断增强，如何平衡定位服务与用户隐私成为一个关键问题。

物联网环境中的室内定位技术研究一、引言物联网（Internet of Things, IoT）的快速发展使得设备之间的互联变得更加紧密和智能化，室内定位技术作为IoT的重要组成部分，能够为人们提供精准的位置信息以及个性化的服务。

本文将探讨物联网环境中的室内定位技术的研究现状和发展趋势。

二、室内定位技术的分类室内定位技术主要分为无线信号定位、惯性定位和视觉定位三类。

1. 无线信号定位技术无线信号定位技术是利用WiFi、蓝牙、RFID等无线信号进行定位的一种方法。

其中，WiFi定位技术是目前应用最为广泛的室内定位技术之一。

WiFi定位技术通过收集AP （Access Point）的信号强度与距离之间的关系，结合计算算法进行位置估计。

蓝牙定位技术则是利用蓝牙信号的强度进行距离估计并进行定位。

RFID定位技术是通过读取RFID标签上的信息，实现对物体位置的定位。

这些无线信号定位技术在物联网环境中能够提供较为准确的室内定位结果。

2. 惯性定位技术惯性定位技术主要利用加速度计、陀螺仪、磁力计等传感器，通过计算物体运动的加速度、角速度和方向等信息，以及初始位置和速度，来估计物体的实时位置。

虽然惯性定位技术具有较高的精度和实时性，但是由于误差累积的问题，其精度会逐渐下降。

3. 视觉定位技术视觉定位技术是利用摄像机或深度相机获取环境中的图像，并通过图像处理和计算机视觉算法来实现定位。

视觉定位技术能够提供精确的位置信息，但是对硬件设备的要求相对较高，且其在光照、遮挡等环境变化较大的情况下性能可能受到影响。

三、室内定位技术的研究现状目前，室内定位技术的研究主要集中在WiFi定位技术和惯性定位技术上。

1. WiFi定位技术的研究WiFi定位技术是室内定位技术中应用最为广泛的一种技术。

通过收集AP的信号强度与距离之间的关系，采用贝叶斯定位算法、最小二乘算法等进行定位估计。

近年来，研究者们提出了一些改进方法，如利用多径效应进行定位、结合地磁定位进行融合定位等，以提高WiFi定位技术的精度和鲁棒性。

室内定位行业报告室内定位技术是指在建筑物内部实现精准定位和导航的技术。

随着人们对室内定位需求的增加，室内定位行业也逐渐成为了一个备受关注的领域。

本报告将对室内定位行业的发展现状、市场规模、技术趋势以及未来发展进行分析和展望。

一、室内定位行业的发展现状。

随着智能手机、物联网和人工智能等技术的快速发展，室内定位技术已经成为了一个备受关注的领域。

目前，室内定位技术主要应用于商场、机场、地铁站、医院、办公楼等场所，为人们提供室内导航、位置共享、安全监控等服务。

同时，室内定位技术也在室内定位广告、室内定位支付、室内定位营销等领域得到了广泛应用。

二、室内定位行业的市场规模。

根据市场调研机构的数据显示，2019年全球室内定位市场规模达到了50亿美元，预计到2025年将超过100亿美元。

中国作为全球室内定位市场最大的国家之一，其市场规模也呈现出快速增长的趋势。

室内定位技术的应用场景不断扩大，市场需求也在不断增加，这将为室内定位行业带来更多的商机和发展空间。

三、室内定位行业的技术趋势。

随着5G技术的普及和应用，室内定位技术将迎来新的发展机遇。

5G技术的低延迟、高带宽特性将为室内定位技术的精准定位和实时导航提供更好的支持。

同时，人工智能、大数据、云计算等新兴技术的不断发展也将为室内定位技术带来更多的创新应用。

未来，室内定位技术有望实现更高的定位精度、更快的响应速度和更丰富的应用场景。

四、室内定位行业的未来发展。

随着人们对室内定位需求的不断增加，室内定位行业将迎来更多的发展机遇。

未来，室内定位技术将在智能家居、智慧城市、智能制造等领域得到更广泛的应用。

同时，室内定位技术也将与虚拟现实、增强现实等新兴技术相结合，为用户提供更丰富、更便捷的体验。

室内定位行业有望成为未来智能化生活的重要基础设施，为人们的生活和工作带来更多的便利和安全保障。

总结，室内定位行业作为一个新兴的技术领域，其发展前景广阔，市场需求巨大。

随着技术的不断进步和应用场景的不断扩大，室内定位行业将迎来更多的发展机遇和商业机会。

室内定位技术室内定位技术（一）室内定位技术，顾名思义就是在室内环境中精确地定位和跟踪移动的目标物体或者人员。

室内定位技术的出现，可以让人们更加高效地管理室内物品和人员，并在特定的场合下提高安全性和服务质量。

然而，由于室内环境中出现了种种复杂情况，如建筑物结构、电磁信号干扰等等，因此室内定位技术的研究和应用也面临着更大的挑战。

目前，室内定位技术主要包括WiFi定位、蓝牙定位、红外定位、超宽带定位、声频信号定位等多种技术。

1、WiFi定位技术WiFi定位技术主要是通过采集WiFi信号的强度和位置信息来进行定位。

在室内环境中，WiFi信号的分布比较规律，因此可以通过建立基站和测量WiFi信号强度进行定位。

由于WiFi信号能够穿透墙壁，无需安装额外的设备，因此WiFi定位技术具有很大的优势。

2、蓝牙定位技术蓝牙定位技术主要是通过蓝牙模块进行室内定位。

当移动设备和基站之间的距离变化时，蓝牙信号的强度也会发生变化。

因此可以通过测量蓝牙信号的强度来判断移动设备的位置。

蓝牙定位技术流行于室内零售行业，可以在店内为用户提供导购服务。

3、红外定位技术红外定位技术主要是通过发射和收集红外信号来进行定位。

在室内环境中，红外信号的传输距离较短，需要在室内安装一系列的红外发射器和接收器来进行测量。

由于受到光线干扰的影响较大，并需要定期更换电池维护，因此该技术的应用范围比较有限。

4、超宽带定位技术超宽带定位技术主要是通过发射和接收超短脉冲信号来进行定位。

由于超短脉冲信号的时间非常短，所以具有很高的定位精度和稳定性。

该技术不但适用于室内定位，还可以应用于工厂物流、安全监控等领域。

5、声频信号定位技术声频信号定位技术主要是通过声音波段的信号来进行定位。

由于声音传播有一定的合理性和可控性，因此可以利用它来进行精确的室内定位。

该技术也可以应用于安防等领域。

总的来说，室内定位技术的发展非常迅速，但其准确性和稳定性仍然需要进一步的提高和完善。