幾種室內(nèi)定位技術(shù)的原理及應(yīng)用探討專業(yè)手機(jī)號碼定位找人 摘 要：考慮到GNSS衛(wèi)星定位技術(shù)對于遮擋區(qū)域的定位精度差或者無法定位的因素，本文詳細(xì)探討和分析了幾類室內(nèi)定位技術(shù)的原理，定位精度及其應(yīng)用領(lǐng)域。經(jīng)過對比分析得到，未來室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展趨勢將是以偽衛(wèi)星，iGPS 和UWB 為代表的定位技術(shù)。 關(guān)鍵詞：室內(nèi)定位；偽衛(wèi)星；iGPS；UWB定位 Abstract: Considering the GNSS satellite positioning technology poor positioning auracy or the location factors in the blocking areas, this paper discusses and analyzes several kinds of indoor positioning technology principle, positioning auracy and its application. By parison and analysis, the future indoor positioning technology development trend will be the positioning technology as the representative of pseudo satellite, iGPS and UWB. Key words: indoor positioning; pseudo satellite; iGPS; UWB positioning ：U443：A ：2095-2104（xx） 1、緒論 全球定位系統(tǒng)作為一種室外定位技術(shù)，已經(jīng)在車輛導(dǎo)航，物流配送，災(zāi)害應(yīng)急，軍事打擊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。為了獲得最佳的衛(wèi)星信號，該系統(tǒng)要求 _存在于開闊的地帶，以得到較高的定位精度。對于室內(nèi)，礦井，茂密樹林環(huán)境下的定位，基于GNSS定位技術(shù)的應(yīng)用得到了極大的限制。目前，室內(nèi)定位技術(shù)具有以下幾種實(shí)現(xiàn)方式：基于GNSS信號的室內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)定位，偽衛(wèi)星定位，室內(nèi)GPS定位，室內(nèi)無線定位（包括WiFi定位，藍(lán)牙定位，RFID定位等）。這幾類定位方式具有不同的定位原理和定位精度，其應(yīng)用領(lǐng)域也各不相同。 本文探討和總結(jié)了當(dāng)前幾類主要的室內(nèi)定位技術(shù)的原理，定位精度及其應(yīng)用領(lǐng)域，以期能夠獲取當(dāng)前室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展趨勢。 2、定位原理 2.1 基于GNSS的室內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)定位 通過正常的GNSS衛(wèi)星信號接收天線接收沒有遮擋的衛(wèi)星信號，該衛(wèi)星信號經(jīng)過降噪、放大后，直接通過安裝在室內(nèi)的信號轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)，從而把室外真實(shí)的 GNSS 衛(wèi)星信號“引入”到室內(nèi)，完成室內(nèi) GNSS信號的覆蓋。 基于這種方法的室內(nèi)定位不能獲得室內(nèi) GNSS 接收機(jī)的真實(shí)位置，主要原因是因?yàn)樾l(wèi)星信號在轉(zhuǎn)發(fā)過程中的時(shí)間延遲和 GNSS 衛(wèi)星接收天線可見衛(wèi)星的物理參數(shù)與實(shí)際位置接收到 GNSS 衛(wèi)星的物理參數(shù)不一致造成。 鑒于信號轉(zhuǎn)發(fā)使得 GNSS 接收機(jī)不可以準(zhǔn)確測定其實(shí)際位置的事實(shí)，該種方法可以用于對 GNSS 接收機(jī)的信號干擾1,2，這種干擾也就是我們常說的“轉(zhuǎn)發(fā)式干擾”,因其容易實(shí)現(xiàn)且干擾能力好，常被用于戰(zhàn)時(shí)需要。 2.2 偽衛(wèi)星定位 偽衛(wèi)星通常布設(shè)于局部區(qū)域地面或空中平臺上，可以發(fā)射某種定位信號，行使衛(wèi)星功能，主要由接收機(jī)、發(fā)射機(jī)和天線等部分組成。偽衛(wèi)星具有抗干擾能力強(qiáng)、靈活組網(wǎng)、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，可有效解決衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的幾何圖形不佳，冗余度差以及由于衛(wèi)星損壞或遮擋所造成的衛(wèi)星數(shù)目不足等問題。特別當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由于某種原因暫時(shí)不能使用時(shí)，偽衛(wèi)星可完成局部范圍內(nèi)的獨(dú)立組網(wǎng)，替代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行工作3,4。 2.3 室內(nèi)GPS定位 目前,iGPS 系統(tǒng)所能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)為:單個(gè)發(fā)射器的信號覆蓋范圍為2m55m;隨著發(fā)射器的增多，可視空間范圍可以無線擴(kuò)展。測角精度優(yōu)于 1.0;水平測量覆蓋范圍為180 度；垂直測量覆蓋范圍為20 度;信號發(fā)射時(shí)發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)速度為 4055Hz，不同發(fā)射器的旋轉(zhuǎn)頻率差小于 0.1Hz，預(yù)熱時(shí)間為 15分鐘。因測量精度與發(fā)射器的安裝誤差，發(fā)射器和位置傳感器的制造工藝均有關(guān)系，一般來說，空間測量精度:在 30 米范圍內(nèi)，按照 1 倍中誤差的不確定度可達(dá)到 0.12mm；按照 2 倍中誤差的不確定度可達(dá)到 0.25mm；按照 3 倍中誤差的不確定度可以達(dá)到 0.37mm。 2.4 WiFi定位 WIFI 定位系統(tǒng)主要包括:WIFI 基站和帶有 WIFI 模塊的手機(jī)或者 PDA 等其它終端。在定位測量方法上，按照所取參數(shù)的不同可分為基于接收信號強(qiáng)度的測量法(RSSI，Received Signal Strength Indication)、基于達(dá)到角度的測量法(AOA，Angle of Arrival)、基于到達(dá)時(shí)間的測量法(TOA，Time of Arrival)和基于到達(dá)時(shí)間差的測量法(TDOA，Time Difference of Arrival)。 WIFI 定位需要的設(shè)備模塊包括：WIFI 網(wǎng)絡(luò)，定位標(biāo)簽和定位管理軟件等三大部分。WIFI 網(wǎng)絡(luò)除了具備定位功能外，還肩負(fù)著通訊功能。WIFI 具有覆蓋范圍廣、有效距離長、傳輸速度快、可靠性高等特點(diǎn)。 2.5 藍(lán)牙定位 藍(lán)牙作為一種短距離、低功耗無線通信技術(shù)，在各領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，如手機(jī)、PDA 等設(shè)備都已具備了藍(lán)牙模塊。構(gòu)建一個(gè)藍(lán)牙定位網(wǎng)絡(luò)，就能對持有藍(lán)牙設(shè)備的用戶實(shí)現(xiàn)定位追蹤，提供特定的基于位置的服務(wù)。藍(lán)牙技術(shù)中主要利用信號強(qiáng)度 RSSI 實(shí)現(xiàn)室內(nèi)高精度定位。基于 RSSI 指紋標(biāo)定的定位方法定位精度較高，但需要耗費(fèi)大量人力采集標(biāo)定數(shù)據(jù)，限制了該方法的推廣應(yīng)用。 2.6 ZigBee定位 ZigBee 技術(shù)和 RFID 技術(shù)在 xx 年被列為當(dāng)今世界發(fā)展最快, 市場前景最廣闊的十大最新技術(shù)中的兩個(gè)。今后一個(gè)時(shí)期, 將是 Zigbee 技術(shù)廣泛應(yīng)用的時(shí)期。Zigbee 技術(shù)主要是針對工業(yè)、家庭自動(dòng)化, 遙測遙控, 汽車自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療護(hù)理等, 例如燈光自動(dòng)化控制、傳感器的無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、油田、電力、礦山和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域。另外它還可以對局部區(qū)域內(nèi)移動(dòng)目標(biāo)例如城市中的車輛進(jìn)行定位8。 2.7 RFID定位 基本的 RFID 系統(tǒng)通常由 3 部分組成：RFID 標(biāo)簽，RFID 讀寫器，和 RFID 應(yīng)用軟件。RFID 標(biāo)簽，依據(jù)標(biāo)簽供電方式的不同，可以分為有源電子標(biāo)簽(Active tag)和無源電子標(biāo)簽(Passive tag)。無源標(biāo)簽(Passive Tag)本身不會(huì)自主發(fā)出包含資料電波，由讀寫器(Reader)發(fā)出電波產(chǎn)生訊號，RFID 標(biāo)簽的天線接收到磁場的產(chǎn)生感應(yīng)電流，然后送出儲存在晶片(Chip)中的資訊給讀寫器(Reader)接收判讀；有源標(biāo)簽(Active Tag)中除了有晶片(Chip)和天線(Antenna)之外，又增加了電源(battery-supported)，可以不斷主動(dòng)發(fā)出資料訊號，給與讀寫器(Reader)接受。 2.8 超寬帶（UWB）定位 UWB 超寬帶無線通信技術(shù)，是一種不用載波，而采用時(shí)間間隔極短(lns)的脈沖進(jìn)行通信的方式，也稱作脈沖無線電(Impulse Radio)、時(shí)域(Time Domain)或無載波(Carrier Free)通信。這種技術(shù)最初被作為軍用雷達(dá)技術(shù)開發(fā)，早期主要用于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域。UWB 技術(shù)用于以下三個(gè)方面:Imaging systems(地質(zhì)勘探及可穿透障礙物的傳感器等);Vehicle Radar System(汽車防沖撞傳感器等);Communication and Measurement systems(家電設(shè)備及便攜終端之間的無線數(shù)據(jù)通信等)。與藍(lán)牙(Bluetooth)和無線局域網(wǎng)(WLAN)等帶寬相對較窄的無線系統(tǒng)不同，超寬帶通信技術(shù)不利用余弦波進(jìn)行載波調(diào)制，而是通過發(fā)送納秒級的脈沖傳輸數(shù)據(jù)，而且信號傳輸時(shí)的功耗只有 uW。UWB 在保證高數(shù)據(jù)速率傳輸?shù)耐瑫r(shí)解決了移動(dòng)終端的功耗問題，因此被認(rèn)為是 WIFI 技術(shù)的最具競爭性的技術(shù)9。 3、應(yīng)用領(lǐng)域 考慮到上述室內(nèi)定位技術(shù)的原理和定位特點(diǎn)等因素，不同的定位技術(shù)適應(yīng)于不同的條件。下表總結(jié)了各類室內(nèi)定位技術(shù)的特定和應(yīng)用領(lǐng)域。從表中可以看出，除了室內(nèi)GPS定位技術(shù)，偽衛(wèi)星定位技術(shù)和UWB技術(shù)具有較高的定位精度，其他定位技術(shù)往往只是作為一種輔助精度手段或者用于GPS信號的干擾。 表1 室內(nèi)定位技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域 4、總結(jié) 考慮到GNSS衛(wèi)星定位技術(shù)對于遮擋區(qū)域的定位精度差或者無法定位的因素，本文詳細(xì)探討和分析了基于GNSS信號轉(zhuǎn)發(fā)，偽衛(wèi)星定位，室內(nèi)GPS定位，WiFi定位，UWB定位等技術(shù)的原理，定位精度及其應(yīng)用領(lǐng)域。從這些定位技術(shù)的精度可以看出，未來室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展趨勢將是以偽衛(wèi)星，