室内定位技术趋势展望

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人们日常生活近80%是在室内。近年来，室内定位与位置服务技术获得了技术界和产业界的极大关注，并呈现出巨大的市场发展潜力。据市场研究公司 ABI 最近发布的一份报告，到2017年，全球室内定位直接市场规模将达到50亿美元，关联产业空间巨大。

然而与室外基于北斗/GPS定位、导航应用相比，目前面向大众的室内定位应用还未有规模化推广应用的系统成功案列，存在所谓的“最后一步”问题。那么室内定位应用到底难在哪？

众所周知，由于建筑遮挡，用于定位的卫星信号在室内很难被接收。室内的结构多样性和复杂性带来严重的多径效应、信号衰落及信号噪声等问题。这些问题都给室内定位技术带来了挑战。

另外，普及率相对较高的蓝牙、WiFi场强匹配定位，如苹果公司推出的iBeacon，也存在着难以实现高精度（普遍精度5-8米）、热点覆盖不连续、维护工作量巨大等问题。

表1给出了目前普遍使用的定位技术。从表格中列出的各项技术评估要素中可以看出，各项室内定位技术各有利弊，基本结论是：现有的基于单一定位技术的室内定位解决方案难以满足大规模的实际应用需求。

表1 常用室内定位技术汇总表

相比之下，移动通信网络具备室内定位的多种优势：一是移动通信网的无缝覆盖使定位连续性好；二是适用于普通移动智能终端；同时，终端的普及率、渗透率高，到2020年，全球手机用户数将达到65亿。未来几年室内定位技术将日趋成熟，基于下一代移动通信网络 (5G)将在2018年开始运营且定位精度达到亚米级。从标准化程度、应用对象、部署与应用成本、发展潜力等方面判断基于通信通信网络的室内定位是未来的主流趋势，能覆盖普遍的应用群体。

与此同时，利用环境中存在的无线信号如WiFi、蓝牙等信号，即融合不同体制的定位信号源，并结合用户的运动特征，采用室内特征匹配等关键技术，实现复杂环境中的智能混合定位，是解决结构复杂的室内场景的有效途径。

在5G室内定位研究方面，上海交通大学北斗导航与位置服务实验室与华为公司开展了深入技术合作，预期通过两到三年的技术攻关，实现亚米级的定位精度。华为公司作为5G技术的主要贡献者，是5G定位标准70%提案的贡献者。目前，华为LampSite室内覆盖解决方案已实现优于2米的定位精度。

在融合定位方面，需要对不同特性的信号源（光电磁气等）进行采集融合，并且这些信号源所表示的信号结构各异，比如有相对位置的输出或绝对位置的输出，有距离输出，还有角度输出等，这些都给融合定位带来了困难。融合定位方法除需要对多源异质、异构的信号进行处理外，还需要解决这些信号之间的同步问题。为此需要考虑建立基于传感器误差、环境特征、载体运动特征等模型，建立信号环境特征库，采用因子图及扩展卡尔曼滤波、粒子滤波、自适应特征匹配等算法，并利用地图等先验信息，实现面向不同环境、不同应用场景、不同载体终端的智能定位。

北斗导航与位置服务实验室与高德地图公司在行人航迹推算、室内多源融合导航、群智信号地图更新方面进行了深入交流与合作，将基于智能手机的室内定位精度由3-5m提高到1m。高德公司拥有国内规模最大的室内地图数据库，目前，高德室内外一体化地图已经上线运行，凭借良好的用户体验，日用户访问量达千万级。

综上所述，以5G通信基站定位为通用支撑，以智能融合定位应用为关键的“通用主导、多源融合”技术路线，符合技术发展的趋势，具有实效性和前瞻性。可以预料，随着下一代移动通信网络技术与智能融合导航技术的发展，室内定位应用将迎来规模化、大众化应用时代！人们将享有室内外无缝的高精度位置服务，一机在手，识途无忧。

上海交通大学北斗导航与位置服务重点实验室介绍

”上海市北斗导航与位置服务重点实验室“于2009年6月开始筹建，2011年12月正式成立，是部市共建重点实验室。实验室致力于解决北斗导航与位置服务中的基础理论与核心技术问题，探索导航定位新概念、新方法和新技术，促进我国导航定位与位置服务技术的研究、发展与应用；同时，实验室与产业界紧密结合，致力于解决导航与位置服务新兴产业发展中的工程关键技术问题，推动我国导航位置服务产业发展。实验室设四个技术研究方向：1）新概念定位导航与信号体制；2）融合导航技术；3）低功耗导航定位SoC技术；4）位置信息处理与空间行为分析。实验室的发展目标是成为国际知名、国内顶尖的导航与位置服务基础研究、技术研发和人才培养基地。