室内定位技术综述及发展前景展望

随着全球导航卫星系统(GNSS)的发展,位置服务(LBS)日渐成为人们生活工作当中必不可少的一部分,越来越多的人习惯于使用定位技术.近年来,随着互联网+服务的高速发展,人们对室内定位的需求日益迫切,作为LBS最后阶段研究的室内定位技术得到空前的重视,成为现阶段定位技术的研究热点,国内外企业及科研院所纷纷提出了自己的室内定位理论及方法.总结了目前国内外主流的室内定位技术及其定位原理,对各种定位技术的特点、局限性进行了详细的描述及对比,并对室内定位技术的发展前景进行了展望,为室内定位技术的研究提供参考.     

室内定位方法综述

近年来,随着情景感知、环境智能等应用需求不断增加,对用户位置信息精度的要求也在不断提高。因室内环境复杂、缺乏统一的基础性架构等因素,室内定位方法逐渐成为用户定位领域的研究热点。考虑到室内定位方法的基础架构、位置精度、方法普适性等因素,将现有的室内定位方法分成3大类:基于特定设备的定位方法、基于WIFI的定位方法和基于移动传感器的定位方法。针对具体定位算法及不同算法的性能、特点和优劣等进行探讨和分析,最后总结当前室内定位方法领域的研究现状,并简要介绍该领域未来的研究方向及发展趋势。     

室内定位技术研究

近年来,随着科技的进步和发展,人们对室内定位的需求越来越多,各种室内定位技术蓬勃发展起来。本文对现有的几种室内定位技术的工作原理进行了阐述,每种技术选取了一个典型系统进行研究,包括其系统结构、定位原理、定位精度,阐述了各个定位技术的优缺点和局限性,最后对各定位技术进行了对比,分析了各个定位技术的应用场景,并指出需要根据不同的使用环境选择不同的定位技术。     

RFID室内定位技术研究综述

为了掌握射频识别RFID定位算法的原理与应用背景,找到一种适用于特定环境的室内定位算法和tag防碰撞算法,对RFID室内定位系统的组成、定位方法、定位算法以及定位过程中涉及到的防碰撞算法进行了较为全面的研究和系统的总结。该研究为不同条件下RFID定位系统和定位算法的选择提供了重要依据。     

自主移动机器人室内定位方法研究综述

自主移动机器人的室内定位作为机器人研究领域中最基本的问题已被广泛研究。根据定位技术和传感器的不同,将室内定位方法分为航迹推算定位、地图匹配定位和基于信标定位三类。详细介绍了超声波网络定位系统和基于无线射频识别（RFID）的定位方法。对几种基于概率的定位算法做了分析和对比,并对自主移动机器人室内定位方法的研究方向做了展望。     

室内信息服务的基础——低成本定位技术研究综述

近年来,随着物联网技术的发展与智慧城市概念的提出,基于位置的服务快速发展,尤其是由基于卫星信号的全球定位系统(GPS)提供定位的室外位置服务已经深入日常生活的方方面面。然而,GPS在室内定位中受复杂的室内环境影响有着较大的误差,为了提高室内位置服务的定位精度,多种室内定位技术被相继提出。其中,利用现有设备(如Wi-Fi、低能耗蓝牙(BLE)和智能手机等)提供的多种信号信息,通过数据分析、机器学习等技术来提供室内定位服务,具有成本低、部署使用便捷等优点,受到了越来越多的关注。文中梳理了近年来低成本室内定位技术的相关成果,介绍了其基本原理、实现方法以及能达到的定位精度,分析了各种技术的优缺点,并对未来发展趋势进行了展望。     

室内无线定位技术研究

只要我们的手机开着就会被周围的基站所捕获从而获取位置信息。我们离不开定位技术,无线定位技术使得我们的生活更加便捷。我们知道,移动通信服务人均80%的时间在室内完成,80%移动电话使用和数据连接在室内使用,所以讨论的是室内的无线定位技术。主要讨论传输速率、范围覆盖、实时性、传输能力等定位技术中的主要问题。     

WLAN室内定位技术研究

随着通信技术和智能终端的发展,以及室外定位技术的成功应用,人们对室内定位技术的需求越来越大,并成为近年来研究的热点,出现了各种室内定位技术。重点研究了WLAN室内定位技术的体系结构,提出了带关键测量点的改进定位算法,提高了系统定位精度。     

WiFi和陀螺仪的室内混合定位研究

现代人生活节奏越来越快,丢三落四的事情时有发生,而全球定位系统定位精度不高,并不适用于寻人、寻物。WiFi室内定位技术应用广泛,却存在高能耗、易受干扰、WiFi覆盖盲区无法定位等缺点。基于手机陀螺仪（惯性传感器）的定位技术可以获取用户移动的相对位置,且能耗低、不受外界环境影响。     

基于RFID的室内定位算法研究

基于位置的服务带动了无线定位技术的研究与应用,基于RFID的室内定位技术具有非接触、非视距的优点,逐渐成为室内定位的首选。介绍了RFID定位系统的基本原理,探讨了当前常用的RFID定位算法的工作原理,并对几种算法进行了比较。     

基于RSSI测距的WiFi室内定位算法研究

考虑AP(接入点)部署高度对定位精度的影响,提出了一种消除高度影响的加权质心定位算法.首先对采集的RSSI(接收信号强度指示)进行高斯拟合和Kalman滤波,根据室内信号传播模型得出终端与AP的距离;然后用几何方法对垂直距离做了消除,得出AP和终端的平面距离;最后用消除高度影响的加权质心定位算法计算位置.对于多层建筑物,还提出了一种楼层识别方法,结合二维平面定位构成近三维室内定位算法.在实验楼内用以上方法进行楼层识别,识别率可这100％.在大型教室进行定位实验,结果表明:改进后的算法相比传统定位算法在精度和稳定性上都有一定的提高.     

基于主成分分析的室内指纹定位模型

指纹定位是目前最有前途的室内定位方法之一,基于无线信号强度的指纹模型因其无需额外硬件成本、易于推广等特点被广泛采用.指纹模型的选择是影响指纹定位精度的关键因素.传统的通过选择指纹采集点的指纹方法尽管可以减少计算量,但对定位精度贡献不大.提出一种基于主成分分析的指纹模型,通过选择对精度影响最大的一组“成分”作为指导定位的指纹,在减少指纹计算量的同时,提高定位精度.实验结果表明,与基于欧式距离指纹算法和最近邻指纹算法相比,基于主成分分析的指纹算法可以将平均定位精度由5.3m 和3.9m 降低到2.7m.     

基于低功耗蓝牙的室内定位技术研究

针对室内定位与导航服务的迫切需求,使用iBeacon信标节点,设计了一种基于低功耗蓝牙的室内定位系统.采用接收信号强度模型进行测距,对信号强度进行了滤波处理,用于增强稳定性.室内电磁波衰减模型选择对数常态模型,定位算法采用LANDMARC系统定位算法.研究结果表明:本文的定位方案在15 m×5.4 m的室内环境下,定位误差小于2.5m,具有布设简单、低功耗和绿色环保的特点.     

基于ZigBee技术的室内定位系统算法研究及实现

随着当今社会城市化进程的快速发展,人们对于在复杂环境内的定位需求越来越迫切。由于建筑物的遮挡使得GPS定位在室内不容易实现。文中设计了一种基于ZigBee技术的室内定位系统（IPS）的解决方案。结合信号强度测距法（RSSI）与场景指纹定位法,提出RSS场景指纹定位法。该算法采用RSS“场景特征信息”作为定位场景的“指纹信息”,来建立“指纹信息”数据库,并通过TI公司的Z-stack的硬件平台实现了该算法。测试结果表明,该定位系统在覆盖超过20m＊20 m的面积里使用4个参考节点就能以2 m以内的平均定位误差实现室内定位,满足普通的定位需求。     

超宽带室内定位系统

综述了超宽带技术和室内定位技术的主要特性,总结了无线电室内定位系统的室内定位的优点,并对现有的超宽带室内无线电定位系统进行了分析,最后阐述了室内定位系统的主要发展方向.     

基于Wi-Fi室内定位的位置指纹算法

随着Wi-Fi网络室内覆盖率的增加,人们对位置服务的需求也不断增加。利用现有的Wi-Fi网络进行室内定位,先分析了NN算法存在的不足,并提出了一种WNN位置指纹定位算法。整个定位过程分为数据采集、数据处理即奇异值处理和滑模滤波处理、实时定位即用WNN法对处理后的离线数据和实时数据进行对比、匹配,最接近的那组数据对应的区域号为定位结果。对几种信号处理方法进行了比较,得出滑模滤波的效果最优。实验表明,修正后的定位算法的定位准确率明显提高,达到了90%以上。     

基于WiFi指纹的室内轨迹定位模型

基于WiFi指纹的无线定位根据目标接收到的无线信号强度来反推其所处位置的定位模型,在室内定位研究中被广泛应用。当前对指纹定位算法的研究主要集中在单点定位,但在实际的应用中经常需要追踪目标在空间上的运动轨迹。为此,在单点定位模型的基础上,提出一种基于核函数的隐马尔科夫链模型,通过高斯核函数计算指纹的似然概率,定义位置点之间的转移概率,同时通过限制转移位置点的搜索范围提高算法效率,并应用隐马尔科夫链模型对移动轨迹进行定位。实验结果表明,该算法在定位准确率和定位误差方面性能均优于对比算法。     

基于UWB室内定位系统应用与研究

通过分析当前常用室内定位技术和实施优缺点,引入UWB(Ultra Wide Band,超宽带)定位模块,分析了UWB室内定位系统的原理以及设备上的实现方案,从定位精度和定位动态性能两方面进行关键性技术研究,改进了基于单一方法的定位技术。针对定位精度问题,根据人体下肢运动过程中的对称性特点改进现有的行人航迹推算算法。针对定位动态性能问题,引入惯性导航定位模块,将改进的PDR算法与UWB定位方法进行融合,通过实验测量说明,使用TOA跟踪算法响应速度较快,设计的UWB室内定位系统具有小于5cm的室内定位精度,重复精度小于1cm。     

基于改进零速检测方法的室内定位系统

为了实时跟踪室内人员的位置信息, 设计了一种基于惯性导航技术的室内定位系统. 在系统中运用改进零速修正技术, 减小惯性导航累积误差, 使得定位精度优于1％里程. 人员的位置信息通过4G通信实时传送至云端,其运动轨迹被同步绘制并显示在用户界面. 测试场景为一栋两侧为消防楼梯间的方形建筑, 佩戴此系统装置的测试人员从一层进入建筑, 穿越长廊到达北侧消防楼梯间, 向上走至三层, 再穿越长廊到达南侧防烟楼梯间, 从此处楼梯间下至一层, 回到起始点结束, 完成一个闭环测试路径, 包括正常行走、小跑、上下楼等运动方式. 多次测试的实时定位误差均在1％以内, 证明该室内定位系统在不依赖于外界信息的情况下具有良好的实时自主导航性能.     

无线传感器网络的室内定位节点设计

定位节点是室内定位系统中的关键模块,其性能对定位系统的定位精度等关键指标起着十分重要的作用。本文介绍了基于ZigBee的定位网络的架构,阐述了定位节点硬件和软件设计中的关键技术和设计方法,对定位节点主要的功能和性能指标进行了测试验证。结果表明,本文设计的定位节点能够满足室内定位系统的需求。