室内定位方法和技术综述
张胜利 焦诚 付永恒
【摘 要】摘要：位置服务是促进经济社会发展的基本要素之一，当前GNSS技术和移动通信技术发展迅速，室外定位在强劲需求牵引下，技术不断丰富完善，方案日益成熟完备，在移动互联时代和物联网时代背景下，室内定位技术及应用需求越来越迫切。本文阐述并梳理了室内定位主要算法原理，介绍了各种室内定位技术，在对主要技术指标进行了比较，展望了技术发展前景和演进趋势，有一定参考提供参考。 【期刊名称】数字技术与应用 【年(卷),期】2024(036)010 【总页数】3
【关键词】室内定位；方法；技术；综述
1 概述
导航定位是人类生产生活的基本需要，罗盘、指南针等工具的发明促进了经济社会发展。当今最普及的室外定位技术是全球导航卫星系统(GNSS)和移动通信网基站定位。GNSS定位原理：导航卫星在轨连续播发导航电文，用户接收4颗及以上卫星，解算三维位置和时间信息。移动基站定位原理是：测量邻近基站至用户手机的下行导频信号，获取信号到达时间TOA(Time of Arrival)或到达时间差TDOA(Time Difference of Arrival)，结合基站坐标解算用户位置。卫星定位覆盖区域广定位精度高，但受到建筑物遮蔽影响时，GNSS信号急剧衰落精度显著降低，满足不了室内定位需要;移动基站室内定位精度偏低也不能满足精度要求。
人类80%的时间生活在室内，物联网时代迫切需要在机场、地下停车场、物流仓储、大型超市等场合，快捷地确定室内人员、终端、重要资产和重点目标等位置信息。因此开发了基于红外线、A-GPS、射频识别(RFID)、蓝牙、超声波、光跟踪、超宽带、无线局域网络、伪卫星、图像分析计算机视觉等技术的多种室内定位方法，目前这些技术都存在一定局限，尚无一种普适性技术满足各种场景下应用。
2 主要的室内定位算法
室内建筑墙体交错、障碍物多样、布局复杂多变，根据应用需要派生出不同的技术路线，涉及多技术多学科交叉融合，但是定位关键还是后台核心算法。 邻近探测法：布设发射节点向外辐射信号，定位时通过搜索信号估算信号源的距离和位置。该方法定位精度不高，参考点密度影响定位精度，优点是易于搭建操作简便成本低，适于精度要求不高的场景。
质心法：布设参考点，定位时根据待测目标探测到的所有参考点，求解其质心坐标则为近似坐标。质心坐标求解过程，就是对各参考点横坐标和纵坐标取平均值，求解速度快。
极点法：只要一个参考点通过测量待测目标与参考点间离和方位，解算位置坐标。使用简单方便，测量精度高，广泛用于大地测量。
多边定位法：通过参考点与待测目标间的距离测量，求解待测目标位置坐标，是使用最广泛的定位算法。有四种测距方法：信号到达时间(TOA，Time of Arrival)、信号到达时间差(TDOA，Time Difference of Arrival)、信号到达角度(AOA，Angle of Arrival)和接收信号强度 (RSSI，Received Signal Strength Indication)。
——TOA法，通过测量接收信号到达时间值，获取待测节点与各信标节点间距离，以信标节点为圆心、距离值为半径作3个圆，交点就是待测节点位置。TOA法要求各节点间时钟精确同步，否则无法交汇于一点。
——TDOA法，需要至少3个参考节点，通过测量信号到达不同参考节点的时间差，通过交互获得两组时间差，定位归结为求解两组双曲线交点。该方法资源要求低定位精度高。
——AOA法，通过2个以上信标节点，测量待测节点信号到达时的角度，解算位置坐标。AOA法精度随天线角度测定精度变化，增加节点密度可提升精度。 ——RSSI法，布设多个接收节点检测信号功率，根据信号传播损耗模型，计算各节点间距离，获得发射节点位置。
场景分析法：也称指纹定位法，预先采集室内各点信号特征参数，建立特征参数指纹数据库，实时匹配接收信号获取待测目标位置。优点是参考点需求少定位精度高;缺点是准备工作量大，需建立参考点并采集指纹数据库。
航位推算法：根据设定的初始参数，如起始坐标、时间、速度等，按时间变化规律估计当前位置坐标。行人航迹推算定位就是通过惯性传感器对行人步数、步幅和方向进行检测。
3 主流室内定位技术
室内定位技术是测绘技术和信息技术的深度融合集成与综合运用，多种方法各有优劣，既可独立使用也可组合使用。 3.1 WiFi定位技术
部署WiFi无线热点(AP)，AP均含有MAC地址和信号强度信息。MAC地址全球唯一用于确定具体AP;信号强度与AP间距离有函数关系，用于解算待测目
室内定位方法和技术综述
