让你无处可逃!室内室外无线定位技术简介

　　导读：Nokia、三星、Sony Mobile及Broadcom等22家手机厂商及芯片领域厂商在上周四（8月23）共同宣布成立室内定位联盟（In-Location Alliance），携手建立室内定位的系统解决方案。该联盟表示，精确的室内定位服务开启了丰富的应用模式。商场或超市的购物者，可以直接被导引到附近的特价商品或个性化的商品柜台，如果在大型建筑物中使用室内导航，可以帮助您马上找到自己或同伴的正确位置，甚至能在紧急状况下引导消费者安全逃离。

　　现代社会已经是一个没有隐私的社会，只要有设备和条件， 别人就很能简单的追踪到你的位置。 不管是你在大街上走还是在商场里逛， 只要想知道，你的行踪就很难不被暴露。就像我们看的西部大片，罪犯在这边打电话，FBI在那边定位，唧唧几声，就把你的大概方位确定了。 千万别以为这是什么高深技术，我们今天就来介绍一下常规的几种定位技术。

　　

　　手机定位轨迹跟踪功能可以看到机主都去过哪些地方

　　说起定位技术，相信很多朋友都会挥舞手中的智能手机说知道。不过定位技术包含很多种，大家所熟知的手机GPS或AGPS定位都是依靠卫星及手机基站，有部分没有GPS功能的低档手机也可以借助手机通讯基站的LBS地理位置信息服务来进行定位。但是如果是在地下室，或是大型室内购物广场，天空被遮挡住后，这些定位技术就英雄无用武之地。需要借助Wi-Fi或是ZigBee、RFID等技术来实现室内的精确定位，为了方便大家区分这些不同的定位技术以及它们各自的特点，我们下面来慢慢细说。

　　GPS卫星定位系统：

　　GPS导航系统的基本原理是利用三角函数测距法。卫星发射的信号被用户接收到需要一段时间，我们把信号传输速度按光速来计算，根据接收信号的时间可以确定用户距离卫星的直线距离，然后根据多颗卫星与用户的距离关系推算出用户的实际位置。

　　GPS系统的前身是美军研制的子午仪卫星定位系统（Transit），它于1964年正式投入使用。用5到6颗卫星组成一个环球卫星网，Transit系统的卫星每天最多要绕过地球13次，而且它无法给出终端设备的高度信息，定位精度方面也不尽如人意。不过，Transit系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。

　　

　　24颗固定轨道卫星组成了GPS系统

　　经过多年努力和多方合作，GPS在1988年终于成型，它将24颗卫星放置在互成120度的三个固定轨道上。每个 GPS轨道上有8颗卫星，地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。这样，粗码定位精确度就可以达到100m，而精码定位精确度为10m。粗码和精码是分别给民用与军用两个不同级别的定位等级，用于防止高精确度的定位系统被歹人滥用。

　　A-GPS辅助卫星定位系统：

　　由于GPS是美国人的系统，它们把控着核心技术，由于意识形态的问题，在很长一段时间内，它们给我们使用的都是低精度的定位服务。您想想要是在高速公司上开车导航误差100米，车还不得从高速公路上飞出去呀，完全没法使用。另外还有一个问题就是当GPS小型化以后，每次启用它第一次定位需要搜索卫星的时间太长，高达2～3分钟。这严重制约了GPS的使用。

　　A-GPS（Assisted GPS）即辅助GPS技术，它可以通过移动通信运营基站实现快速定位。GPS通过卫星发出的无线电信号来进行定位。当在很差的信号条件下，例如在一座城市，这些信号可能会被许多不规则的建筑物、墙壁或树木削弱。在这样的条件下，非A-GPS 导航设备可能无法快速定位，而A-GPS 系统可以通过运营商基站信息来进行快速定位。

　　

　　简单的说，A-GPS是借助手机基站来来为GPS提供前期位置调星服务，并在后期提供一系统的位置校准，让GPS的定位更精确。A-GPS需要有专门的芯片系统支持才可以使用。

　　LBS地理位置信息服务

　　随着定位产品市场份额的扩大，例如像物流企业、警用、民用保全、医疗卫生等等企事业单位，对定位系统都有很大的采购需求。手机运营商对此也垂涎三尺。你想想，GPS只是用来确定位置，如果服务中心想要知道用户的位置，还是要借助手机运营商的移动网络来向服务中心反馈位置坐标。既然运营商能插入到其中的一部分环节来，那何不把握整个行业，都掌握在手？

　　GPS的好处是定位精准，但是耗电量巨大。所以它一般只在车载或是不缺电的场合下才会24小时使用。GPS/A-GPS都需要专用的芯片，这无形中增加了用户端的成本。百十元的低端手机用户是否就无法使用定位系统了吗？其实LBS系统通过手机基站的三角函数定位不用卫星也能给确定用户的位置，方法与卫星定位类似，通过测量手机与多人基站的距离，分析出用户端的具体位置信息。由于手机基站与用户端容易被建筑物挡住。所以很多时候手机信号会在基站与手机之间折射。导致距离测量不准确。

　　

　　手机基站定位的原理

　　所以LBS的定位它的精确度在郊外只能达到1000米，而在城市条件甚佳的情况下可以达到50米。不过它无需借助GPS卫星系统，不用专业芯片，省电、省钱。LBS不只是定位，LBS英文全称为Location Based Services， 它包括两层含义：首先是确定移动设备或用户所在的地理位置；其次是提供与位置相关的各类信息服务。意指与定位相关的各类服务系统，

　　这些技术各有优缺点，但是现代技术已经把它们融合在了一起。例如Broadcom＼高通现代的芯片就已经把Wi-Fi、蓝牙、GPS、A-GPS、整合到了一片芯片中，达到节省成本、节约电力的功效。不过上面介绍的这些技术，都只是在室外定位有效，如果进入大型建筑物内、又或地下室，这些导航就会失去作用，因为室内的建筑结构复杂，让传统的定位系统失去了作用。

　　

　　诺基亚三星等结盟推进室内定位服务（图片来自engadget）

　　室内环境是一个复杂的环境，信号在传播过程中受室内的人员和物品墙壁的影响，衰减比较大，这样给室内环境下的人和物品的精确定位带来了困难。可以想像当大楼、地下室、矿井、车库等环境下的人员和物品，如在发生火灾，地震等灾难时，有一套有效的室内定位系统，将有利于我们实施快速而准确的救援，减少对人和物品的伤害。

　　现在室外的定位服务现在已经不是什么问题了，而室内定位系统还没有一个有力的组织来统一它们的技术规范。现在都是企业的自己定义的私有协议和方案。这不利用技术的推广与批量使用，所以全球移动产业巨头诺基亚、三星、索尼移动（Sony Mobile）联合其他19家公司已组建成立“定位联盟”（In-Location Alliance），旨在推进室内定位技术和相关服务的创新和运用。定位联盟的方案将基于蓝牙（Bluetooth）4.0或于Wi-Fi的标准打。采用上述技术标准的首款手机预计将于2013年上市。

　　室内定位技术

　　Wi-Fi定位技术：无线局域网络（WLAN）已是目前所有智能手机平台的标配了，利用广泛普有的WIFI系统来做定位是一项低成本容易实现的技术。微软开发的RADAR 系统是最早的基于WiFi 网络的定位系统。它采用射频指纹匹配方法，从指纹库中查找最接近的K 个邻居，取它们坐标的平均作为坐标估计。室内定位系统基于RSSI 信号的统计特性，采用贝叶斯公式，通过计算目标位置的后验概率分布，来进行定位。

　　

　　芬兰的Ekahau公司开发了能够利用Wi-Fi进行室内定位的软件。Wi-Fi绘图的精确度大约在1米至20米的范围内，总体而言，它比蜂窝网络三角测量定位方法更精确。但是，如果定位的测算仅仅依赖于哪个Wi-Fi的接入点最近，而不是依赖于合成的信号强度图，那么在楼层定位上很容易出错。目前，它应用于小范围的室内定位，成本较低。但无论是用于室内还是室外定位，Wi-Fi收发器都只能覆盖半径90米以内的区域，而且很容易受到其他信号的干扰，从而影响其精度，定位器的能耗也较高。

　　NFC射频识别技术。NFC是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它介于射频识别和蓝牙之间，也可以用于室内定位。它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调通信以实现定位。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。NFC最显著的技术特点是它的低功耗和低成本。

　　——蓝牙技术。蓝牙技术通过测量信号强度进行定位。这是一种短距离低功耗的无线传输技术，在室内安装适当的蓝牙局域网接入点，把网络配置成基于多用户的基础网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网（piconet）的主设备，就可以获得用户的位置信息。蓝牙技术主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库。

　　目前室内定位联盟主要推荐就是使用这个方案，它使用蓝牙低功耗天线阵列三角定位跟踪蓝牙设备标记来实现，它比Wi-Fi三角定位的效率更高，成本更低，使用普通的蓝牙手机即可实现定位。而有由于蓝牙的省电性，可以让终端的工作时间更长。

　　从我们上面的叙述中可以看出，不管是室外定位还是室内定位，定位的基本原理是差不多的，就是在信号的传输上测算你的位置。不管是时间，角度，衰减，还是别的。所以只要你的随身设备保持对外通信，别人总有办法找到你的位置，区别只是不同技术导致不同精度而已。所以以后想要隐藏自己的行踪，就把手机丢掉吧，否则哼哼，等着被锁定吧。