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基于RSSI测距的室内定位技术_王琦

基于RSSI测距的室内定位技术

基于RSSI测距的室内定位技术 2012-08-14 12:19:45 摘要搭建了基于ZigBee技术的室内定位实验平台，以实验室楼道为室内场景进行了接收信号强度(RSSI)测距和定位实验研究。首先对测距实验采集到的数据使用线性回归分析拟合出当前环境的具体测距模型，并对信标和未知节点进行软件开发，实现了基于RSSI的定位算法。经过定位实验精度评估，文中算法的平均定位误差为2．3 m，满足大多室内场景要求。关键词室内定位；无线传感器网络；RSSI测距；线性回归分析随着现代通信、网络、全球定位系统(Global PositionSystem，GPS)、普适计算、分布式信息处理等技术的迅速发展，位置感知计算和基于位置的服务(Location Based Setvices，LBS)在实际应用中越来越重要。GPS是目前应用最广泛和成功的定位技术。由于微波易被浓密树林、建筑物、金属遮盖物等吸收，因此GPS 只适合在户外使用，在室内场合，由于信道环境复杂、微波信号衰减厉害、测量误差大，GPS并不适用。近年来基于低成本、低功耗、白组织的无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)定位技术得到了科研人员的重视和研究，具有广泛地应用前景。根据定位过程中是否实际测量节点间的距离，可将定位算法分为基于测距(Range-based)的定位和距离无关(range-free)的定位。基于测距的定位先由未知节点硬件接收外部信标节点发射的无线信号并记录下TOA(Time of Arrival)、AOA(Angle of Arrival)、TDOA(Time Difference of Arrival)、RSSI(Received Signal strength Indicator)等测距度量值，然后将测距度量值转为未知节点到信标节点的距离或方位，然后再采用相关算法如三边测量法、三角测量法、极大似然估计法等来计算未知节点的位置。由于RSSI检测设备和机制简单，硬件成本低，实现简单，可通过多次测量平均获得较准确的信号强度值，降低多径和遮蔽效应影响，因此基于RSSI测距的定位技术成为近年来室内定位研究的热点。 1 RSSI测距原理无线信号传输中普遍采用的理论模型为渐变模型(Shadowing Model)。式中，p(d)表示距离发射机为d时接收端接收到的信号强度，即RSSI值；p(d0)表示距离发射机为d0时接收端接收到的信号功率；d0为参考距离；n是路径损耗(Pass Loss)指数，通常是由实际测量得到，障碍物越多，n值越大，从而接收到的平均能量下降的速度会随着距离的增加而变得越来越快：X是一个以dBm为单位，平均值为0的高斯随机变量，反映了当距离一定时，接收到的能量的变化。实际应用中一般采用简化的渐变模型为便于表达和计算，通常取d0为1 m。于是可得 [p(d)]dBm=A-10nlg(d) (3) 把[p(d)dBm写成RSSI的形式得到 RSSI=A-10nlg(d) (4) 其中，A为无线收发节点相距1 m时接收节点接收到的无线信号强度RSSI值。式(4)就是RSSI测距的经典模型，给出了RSSI和d的函数关系，所以已知接收机接收到的RSSI值就可以算出它和发射机之间的距离。A和n都是经验值，和具体使用的硬件节点和无线信号传播的环境密切相关，因此在不同的实际环境下A 和n参数不同，其测距模型不同。

室内定位技术汇总教学内容

室内定位技术调研随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，GPS和北斗导航定位系统在室内都很难定位，原因是定位系统星座发射的微波信号过于微弱，并且频率很高，即要沿着直线传播，且难以穿过墙壁，所以在室内就收不到信号了。只有在室外，天空中没有什么阻挡时可以接受。图1 室内定位的方式因此，专家学者提出了许多室内定位技术解决方案，如A-GPS定位技术、超声波定位技术、蓝牙技术、红外线技术、射频识别技术、超宽带技术、无线局域网络、光跟踪定位技术，以及图像分析、信标定位、计算机视觉定位技术等等。这些室内定位技术从总体上可归纳为几类，即GNSS技术（如伪卫星等），无线定位技术（无线通信信号、射频无线标签、超声波、光跟踪、无线传感器定位技

术等），其它定位技术（计算机视觉、航位推算等），以及GNSS和无线定位组合的定位技术（A-GPS或A-GNSS）。除了以上提及的定位技术，还有基于计算机视觉、光跟踪定位、基于图像分析、磁场以及信标定位等。此外，还有基于图像分析的定位技术、信标定位、三角定位等。目前很多技术还处于研究试验阶段，如基于磁场压力感应进行定位的技术。如图1所示，能够满足米级定位精度的定位技术，从规模上推广角度来看由易到难，依次为 Wi-Fi、LED、RFID、ZiBee、超声波、蓝牙、计算机视觉、激光、超宽带等。实现室内定位技术上可以采取以下一种或多种混合：北斗定位、基站定位、wifi定位、IP定位、RFID/二维码等标签识别定位、蓝牙定位、声波定位、场景识别定位. Wi-Fi定位 Wi-Fi定位相比于北斗、GPS、基站定位方式的优势在于室内定位精度高。由于Wi-Fi热点廉价、布设容易，很容易通过增加Wi-Fi热点来提高室内定位精度。若用于LBS，Wi-Fi定位可作为一定室内区域（如博物馆内部、校园内各建筑内部）的定位手段，而在室外仍用北斗定位等方式。当前比较流行的Wi-Fi 定位是无线局域网络系列标准之IEEE802.11的一种定位解决方案。该系统采用经验测试和信号传播模型相结合的方式，易于安装，需要很少基站，能采用相同的底层无线网络结构，系统总精度高。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。利用 Wi-Fi 可以覆盖一个十万平米的商场,费用几十万元，在这个商场中不仅可以做到米级的定位，还可以满足上网需求（在商场中用户的需求中，上网的需求远远大于室内定位导航的需求）。Wi-Fi 定位并不是不能做亚米级乃至分米级的定位，英国的研究机构就用 Wi-Fi 技术来探测墙后恐怖分子的肢体活动，当然这个成本目前也不是大众消费市场所能负担的。Wi-Fi需要60～140m配置基站继续覆盖。

室内定位解决方案

室内定位解决方案室内定位顾名思义就是定位室内目标对象的位置，可以是人也可以是物体的位置的一种技术方案，根据定位精度的不同，被广泛使用的定位技术也有多种，像wifi定位技术，蓝牙定位技术，UWBLOC定位技术等。室内定位要解决的问题概括起来主要有以下几点：1、想要知道目标对象在室内的具体位置，比如说想知道张三现在在哪里，方便找到他。

2、想知道目标对象都去了哪里，该去的地方是否去了，不该去的地方是否到过，也就是想知道目标对象的历史的运动轨迹。 3、某些地方是不允许目标对象进入的，或者只允许某些经过授权的目标对象进入，未经授权的进入要触发报警提醒非法闯入，这就是电子围栏功能了。

4、另外一种需求就是考勤，想要通过定位记录目标对象什么时间点进入，什么时间点离开某区域的。以上四点就是室内定位主要想解决的一些问题，当然其他的需求还包括室内导航以及互动等功能要求这里就不多做介绍了。下面的问题我们来探讨如何实现上面的这些功能，我主要介绍下用UWBLOC 技术怎么样来实现上面的这些功能，UWBLOC技术是目前应用比较广泛，精度相对比较高的室内定位技术，定位精度目前可以做到50厘米内。首先介绍下什么是UWBLOC技术，UWBLOC是英文（UWBLocation）的简称，翻译为中文就是UWB定位技术。UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。

UWBLOC技术是如何来实现室内定位的呢？如下图所示，目标对象需要携带一个信号发射源（定位标签）在室内安装信号接收设备（定位基站），信号源发射信号，接收设备接收信号，信号发射到被接收的时间*信号传输速度就可以得到信号发射源到接收基站的距离，通过三个距离就可以算出信号发射源的实时位置，这个就是简单的定位原理。

室内定位应用及解决方案详解

室内定位应用及解决方案详解一、什么是室内定位？如何实现室内位置定位？在室内环境无法使用卫星定位时，使用室内定位技术作为卫星定位的辅助定位，解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题。最终定位物体当前所处的位置。室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。二、做室内定位比较好的公司有哪些？近几年做室内定位的创业公司比较多，怎么选择做室内定位比较好的公司？要看该企业是否能够做到满足室内定位用户需求，同时优化成本也是至关重要的一个方面。例如恒高科技提出从方案设计、安装、运维三方面来优化产品成本投入。 1.方案设计方案设计的目标是针对不同应用场景设计产品，降低成本投入。能想象到，水电站、化工厂中的室内定位技术部署方式和博物馆、自动驾驶中的部署方式一定有区别，如果设计方案不适合所应用场景，必然将影响研发、生产等一系列环节，增加时间或人才投入，进而增加成本投入。当然，并不是说不同应用场景的部署方式一定不同。对于做室内定位服务方案的企业来说，要做的便是归纳用户实际需要，找到共性之后将用户需求分门别类，从而快速完成方案设计。

谈到用户需求的分类方法，按照定位制式可分为两类：跟踪定位（被动定位）和导航定位（主动定位）；按照TDOA定位方法也可分两类：下行TDOA和上行TDOA 两者在定位标签容量、定位动态、定位标签功耗、定位基站功耗方面各有优势，如下图所示。下IfTPOA与上行TPOA定位方法对比宦位标签容量 F 行TDOA>上行eoA 定位动态下行TPOA<上行TPOA 定位标签功耗下行丁DOA>上行TPOA 方仿总站功择T 行丁DQA卜irTDHA 以上四种方式自由组合，即能应用在不同场景之中。例如建筑工地、火电厂、水电站、化工厂等通常需要跟踪、导航定位兼得，上/下行TDOA兼得；监狱、港口码头、养老院/疗养院等只需跟踪室内定位与上行TDOA而机器人、无人机、自动驾驶汽车、景区导航等只需导航室内定位与下行TDO A总的来说，方案设计必须依据应用场景与用户需求来定，不可改变。 2.安装

七大室内定位技术PK

七大室内定位技术P K Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-

七大室内定位技术PK 随着LBS和O2O搅得火热，定位技术近年来也备受关注且发展迅速。虽然室外定位技术已经非常成熟并开始被广泛使用，但是作为定位技术的末端，室内定位技术发展一直相对缓慢。而随着现代人类生活越来越多的时间都处在室内，室内定位技术的前景也非常广阔。但虽然作为LBS最后一米的室内定位饱受关注，但技术的不够成熟依然是不争的事实。不同于GPS，AGPS等室外定位系统，室内定位系统依然没有形成一个有力的组织来制定统一的技术规范，现行的技术手段都是在各个企业各自定义的私有协议和方案下发展，也致使各种室内定位技术相映生辉。下面我们就从精确度，穿透性，抗干扰性，布局复杂程度，成本5个方面全方位来比较一下市面上流行的几种室内定位手段。红外线定位技术精确度：★★★★☆ 穿透性：☆☆☆☆☆ 抗干扰性：☆☆☆☆☆ 布局复杂程度★★★★★ 成本：★★☆☆☆ 红外线室内定位有两种，第一种是被定位目标使用红外线IR标识作为移动点，发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位;第二种是通过多对发射器和接收器织红外线网覆盖待测空间，直接对运动目标进行定位。红外线的技术已经非常成熟，用于室内定位精度相对较高，但是由于红外线只能视距传播，穿透性极差(可以参考家里的电视遥控器)，当标识被遮挡时就无法正常工作，也极易受灯光、烟雾等环境因素影响明显。加上红外线的传输距离不长，使其在布局上，无论哪种方式，都需要在每个遮挡背后、甚至转角都安装接收端，布局复杂，使得成本提升，而定位效果有限。红外线室内定位技术比较适用于实验室对简单物体的轨迹精确定位记录以及室内自走机器人的位置定位。超声波室内定位技术精确度：★★★★★ 穿透性：★☆☆☆☆ 抗干扰性：★★★☆☆

基于RSSI测距定位算法的研究和改进

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/1411382812.html, 基于RSSI测距定位算法的研究和改进作者：何沃林来源：《数字技术与应用》2017年第09期摘要：RSSI的定位算法在实际应用中的定位精度较低。通过研究分析通信距离、环境参数和信号干扰等各种因素对RSSI值测量的影响，为提出高效的定位算法提供研究思路。结合缩短通信距离、改进节点坐标计算方法等几种方法的综合应用，实现对RSSI定位算法的改进和参数优化，提高其定位精度和抗干扰能力。通过对RSSI定位算法的改进和参数优化，提高其定位精度和抗干扰能力。关键词：无线传感器网络；测距；RSSI；定位算法中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）09-0134-02 接收信号强度测距法RSSI（Received Signal Strength Indication）为基础的定位算法，被普遍运用于无线传感器网络节点定位之中。其理想情况是定位结果坐标为一个正确的位置点，但由于传输距离、信号干扰等诸多因素的影响，往往无法确保RSSI测量结果的精确度，使定位点位于一个存在一定误差的区域内，改正思路是在实际的应用中，对传统的RSSI定位算法进行改进和参数的优化，尽可能缩小这个误差区域。 1 影响RSSI定位精度的因素 1.1 通信距离与障碍物通信距离将影响到无线电信号衰减量，在长距离传输过程中，信号受环境干扰较大。另外信道内存在障碍物，通过对信号的折射、反射等，会使得信号衰减不断加剧，最终也会对RSSI数值测量结果产生影响。在以下实验过程中，对四组典型环境参数进行选取，A均取值为41，n则分别取值为2.6、2.8、3.0以及3.2。具体结果参见图1。可以看到，在测距距离不断加大的同时，各组环境参数之下的误差曲线均体现出误差持续增加的特性。若保持在5米之内，则误差增长相对缓慢，而一旦超过这一数值，则误差的增加将极为显著[1]。此外，因为障碍物存在于信道之中，往往会产生反射、折射等影响，在加大通信距离之后，上述影响将因此而增大。RSSI数值的测量将因为障碍物而受到影响，导致传播进程中的信号损耗。 1.2 环境参数在对RSSI数值进行计算时，所应用的环境参数是否和实际环境相符，是决定定位误差大小的关键。在上述不同通信距离定位误差测试的实验中，当参数A以及n分别为41以及2.8

七大室内定位技术PK

超声波室内定位系统是基于超声波测距系统而开发，由若干个应答器和主测距器组成：主测距器放置在被测物体上，向位置固定的应答器发射同无线电信号，应答器在收到信号后向主测距器发射超声波信号，利用反射式测距法和三角定位等算法确定物体的位置。超声波室内定位整体精度很高，达到了厘米级，结构相对简单，有一定的穿透性而且超声波本身具有很强的抗干扰能力，但是超声波在空气中的衰减较大，不适用于大型场合，加上反射测距时受多径效应和非视距传播影响很大，造成需要精确分析计算的底层硬件设施投资，成本太高。超声波定位技术在数码笔上已经被广泛利用，而海上探矿也用到了此类技术，室内定位技术还主要用于无人车间的物品定位。射频识别(RFID)室内定位技术精确度：★★★★★ 穿透性：★★★☆☆ 抗干扰性：★★☆☆☆ 布局复杂程度★★☆☆☆ 成本：★★☆☆☆ 射频识别室内定位技术利用射频方式，固定天线把无线电信号调成电磁场，附着于物品的标签进过磁场后感应电流生成把数据传送出去，以多对双向通信交换数据以达到识别和三角定位的目的。(感应门禁卡和商场防盗系统用的就是这种技术) 射频识别室内定位技术作用距离很近，但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，且由于电磁场非视距等优点，传输范围很大，而且标识的体积比较小，造价比较低。但其不具有通信能力，抗干扰能力较差，不便于整合到其他系统之中，且用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善。射频识别室内定位已经被仓库、工厂、商场广泛使用在货物、商品流转定位上。

室内定位原理与引擎架构

本文档为面向iBeacon架构的BLE室内定位整体框架设计说明。文档中所涉及的算法，在无特殊说明的情况下，可面向通用室内定位系统。本文档涉及以下内容： 1.室内定位理论与公开算法实现 2.室内定位工程实施通用流程本文档不涉及以下内容： 1.经验算法与模型，包括但不限于：基于工程的定位经验算法，基于场景的定位校正算法，室内定位勘测方案 2.室内定位工程实施细节基于移动终端的室内定位，一般利用可检测的无线信号，如wi-fi与蓝牙，进行定位，包括以下三种基本方法：标签定位标签定位指利用信号源作为定位锚点，将用户位置固定到某一个锚点上。标签定位流程如下： 1.预先取得室内信号源的位置，包括水平坐标，楼层 2.扫描信号 3.当扫描到数据库对应的信号源信号，以rssi最大的信号源所在的位置作为当前的定位位置标签定位的优点是： 1.没有计算量

2.部署简单 3.定位不会出现不合理的偏差标签定位的劣势是： 1.定位精度取决于信号源部署密度 2.无法覆盖区域，只能标识热点区域三角定位三角定位通过rssi值计算用户与信号源间的距离（rssi-dist mapper），再通过基本的几何运算计算确定用户的位置。定位流程如下： 1.预先取得无线信号源的几何位置，包括水平坐标，高度 2.扫描信号 3.当扫描到至少三个已知信号源信号，根据预置的rssi-dist mapper计算出用户与各个对应信号源的直线距离 4.根据3中换算的直线距离，进行三角定位计算，得出当前的水平位置坐标三角定位的优点： 1.无须勘测 2.计算量小 3.便于快速部署三角定位的缺点： 1.精度一般 2.需要部署硬件

室内定位技术发展与应用研究

第 40卷第6期测绘与空间地理信息 V 〇L40，N 〇.62017 年 6 月 GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY Jim.，2017 室内定位技术发展与应用研究周源，刘禹鑫，林富明 (国家测绘地理信息局黑龙江基础地理信息中心，黑龙江哈尔滨150081) 摘要：目前，全球卫星导航系统是获取室外环境位置信息最常用的技术手段，但由于卫星信号易被遮挡，并不适用于室内或者高楼林立的复杂场合，因此，室内定位技术作为室外定位的有力补充迅速发展。本文通过介绍目前主流室内定位方式及关键技术，结合室内定位技术的研究现状，深入挖掘了室内定位技术的潜在价值及广阔前景，并提出具体创新应用方向，力求构建深层面的智慧位置平台。关键词：室内定位；WI - F I ;定位数据；关键技术;应用前景；位置服务中图分类号：P 236 文献标识码：A 文章编号：1672 -5867(2017)06 -0054 -04 Research on the Development and Application of Indoor Positioning Technology ZHOU Yuan , LIU Yu -xin , LIN Fu - ming (Heilongjiang Geomatics Center of NASMG, Harbin 150081, China) Abstract ： At present , the Global Navigation Satellite System (GNSS ) is the most commonly used technical means accessing to outdoor environment location information , but the satellite signal is easily blocked and does not apply to the complex situations , such as indoor or high - rise buildings , so as the powerful supplement of outdoor positioning , indoor positioning technology is rapidly developing . Through the introduction of the method and key technology of current mainstream indoor positioning and combined with the research status of indoor positioning technology , the paper deeply digs the potential value and broad prospects of the indoor positioning technolo -gy , puts forward the specific innovation application , and strives to build the Smart Location Platform .Key words ： indoor positioning ； WI - FI ； location data ； key technology ； application prospect ； LBS 〇引言随着人类社会的进步，人们越来越关注自身的精确位置信息，以及兴趣点的定位与导航。GNSS 提供了有效的室外定位手段，成为很多人的必备工具。但是卫星导航也有它的不足:在高楼林立的城市区域以及大型场馆的室内环境，卫星定位的精度会大幅降低，甚至无法定位。随着人们对精准性和速度的要求越来越高，对室内定位的需求也十分迫切，定位与位置服务“最后一公里”问题日益突出，室内定位凸显了其作用与价值。常规的室内定位技术手段是:通过在室内有效布置基站，用户凭借手机等工具在基站中产生包括距离和信号强度等指纹特征，再根据多个基站的指纹交叉确定用户的位置。目前，已经投入应用的基站类型包括Wi - Fi 、收稿日期=2016 -08 -29 基金项目=2016年国家基础测绘科技计划项目测绘新技术系统开发与示范应用子课题室内外高精度无缝定位技术研究与智慧位置示范系统构建(2016 KJ 0102)资助作者简介:周源（1981 -)，男，吉林省吉林市人，工程师，硕士 ,2007年毕业于东北林业大学森林经理学专业，主要从事地理信息系统研发、位置服务应用研究工作。蓝牙、室内LED 灯、有源RFID 、UW B 等多种方式。此外，有研究机构正积极开展基于多媒体的室内定位技术研究，并获得初步成果。完善的室内定位技术，将是整合Wi -Fi 、蓝牙等基站数据的解算，配合手机或平板设备的陀螺仪、摄像头、麦克风等自身硬件姿态参数，得出最终用户位置，通过多种途径，实现室内条件下的精准定位。 1室内定位及应用关键技术 1.1主要室内定位方法目前，室内定位技术百花齐放，除主流的Wi - Fi 、蓝牙定位技术，还有红外线定位技术、超声波室内定位技术、射频识别（RFID )室内定位技术、ZigBee 室内定位技术、超宽带室内定位技术[1]。另外，基于计算机视觉、图像、磁场以及信标等定位方式也已处于开发研究试验阶

室内定位——UWB测距及定位原理

室内定位——UWB测距及定位原理我们都知道卫星信号在室内会被严重的影响，从而导致GPS或是北斗无法发定位。所以在室内定位主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。除通讯网络的蜂窝定位技术外，常见的室内无线定位技术还有：Wi-Fi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID、ZigBee和超声波，今天我们来谈谈UWB-Ultra Wideband(超宽带)定位原理。 UWB是什么？超宽带技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。 UWB与传统的窄带系统相比有什么区别？超宽带系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。 UWB的测距原理双向飞行时间法（TW-TOF,two way-time of flight）每个模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳。模块A的发射机在其时间戳上的Ta1发射请求性质的脉冲信号，模块B在Tb2时刻发射一个响应性质的信号，被模块A在自己的时间戳Ta2时刻接收。有次可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间，从而确定飞行距离S。 S=Cx[(Ta2-Ta1)-(Tb2-Tb1)](C为光速) TOF测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机（Transceiver）之间飞行时间来测量节点间的距离。因为在视距视线环境下，基于TOF测距方法是随距离呈线性关系，所以结果会更加精准。我们将发送端发出的数据包和接收回应的时间间记为T TOT,接收端收到数据包和发出回应的时间间隔记为T TAT,那么数据包在空中单向飞行的时间T TOF 可以计算为：T TOF=(T TOT-T TAT)/2

各种室内定位技术

室内GPS定位技术 GPS是目前应用最为广泛的定位技术。当GPS接收机在室内工作时，由于信号受建筑物的影响而大大衰减，定位精度也很低，要想达到室外一样直接从卫星广播中提取导航数据和时间信息是不可能的。为了得到较高的信号灵敏度，就需要延长在每个码延迟上的停留时间，A-GPS技术为这个问题的解决提供了可能性。室内GPS技术采用大量的相关器并行地搜索可能的延迟码，同时也有助于实现快速定位。利用GPS进行定位的优势是卫星有效覆盖范围大，且定位导航信号免费。缺点是定位信号到达地面时较弱，不能穿透建筑物，而且定位器终端的成本较高。室内无线定位技术随着无线通信技术的发展，新兴的无线网络技术，例如WiFi、ZigBee、蓝牙和超宽带等，在办公室、家庭、工厂等得到了广泛应用。 ——红外线室内定位技术。红外线室内定位技术定位的原理是，红外线IR标识发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位。虽然红外线具有相对较高的室内定位精度，但是由于光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播。直线视距和传输距离较短这两大主要缺点使其室内定位的效果很差。当标识放在口袋里或者有墙壁及其他遮挡时就不能正常工作，需要在每个房间、走廊安装接收天线，造价较高。因此，红外线只适合短距离传播，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性。 ——超声波定位技术。超声波测距主要采用反射式测距法，通过三角定位等算法确定物体的位置，即发射超声波并接收由被测物产生的回波，根据回波与发射波的时间差计算出待测距离，有的则采用单向测距法。超声波定位系统可由若干个应答器和一个主测距器组成，主测距器放置在被测物体上，在微机指令信号的作用下向位置固定的应答器发射同频率的无线电信号，应答器在收到无线电信号后同时向主测距器发射超声波信号，得到主测距器与各个应答器之间的距离。当同时有3个或3个以上不在同一直线上的应答器做出回应时，可以根据相关计算确定出被测物体所在的二维坐标系下的位置。超声波定位整体定位精度较高，结构简单，但超声波受多径效应和非视距传播影响很大，同时需要大量的底层硬件设施投资，成本太高。 ——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。蓝牙室内定位技术最大的优点是设备体积小、易于集成在PDA、PC以及手机中，因此很容易推广普及。理论上，对于持有集成了蓝牙功能移动终端设备的用户，只要设备的蓝牙功能开启，蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。采用该技术作室内短距离定位时容易发现设备且信号传输不受视距的影响。其不足在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵，而且对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。 ——射频识别技术。射频识别技术利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别和定位的目的。这种技术作用距离短，一般最长为几十米。但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，且传输范围很大，成本较低。同时由于其非接触和非视距等优点，可望成为优选的室内定位技术。目前，射频识别研究的热点和难点在于理论传播模型的建立、用户的安全隐私和国际标准化等问题。优点是标识的体积比较小，造价比较低，但是作用距离近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系统之中。 ——超宽带技术。超宽带技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。超宽带可用于室内精确定位，例如战场士

室内定位技术及应用

室内定位技术及应用一、定位技术和应用分类 1.定位技术如下图所示，目前在用的定位技术主要分为三种： 1）基于卫星网络的定位包括GPS、伽利略、GLONASS和我国的北斗定位。 2）射频网络定位包括运行商基站位置定位、蓝牙定位、红外定位、WIFI热点定位等。 3）基于传感器网络的定位包括基于惯性传感器的定位、利用磁场定位、LIFI可见光通信定位、激光定位等 2.定位技术的应用分两类： 1）室外应用主要是用于导航、智慧物流等室外作业，活动范围广泛，便于接收卫星信号的领域。 2）室内应用位置服务的相关技术和产业正从室外向室内发展，以提供无所不在的基于位置的服务。包括作为室外定位技术的位置信息补盲（例如人员进入室内后的轨迹定位）、室内作业人员（甚至机器人、无人导引车等）位置跟踪与导向、室内关键物品固定位置的监控、轨道列车的导航和定位（包括信息服务等）。

二、室外定位目前应用于室外定位的主流技术主要有卫星定位和基站定位两种。 1.卫星定位卫星定位即是通过接收卫星提供的经纬度坐标信号来进行定位，卫星定位系统主要有：美国全球定位系(GPS)、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)、欧洲伽利略(GALILEO)系统、中国北斗卫星导航系统，其中GPS系统是现阶段应用最为广泛、技术最为成熟的卫星定位技术。 GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分、地面控制部分、用户设备部分。空间部分是由24 颗工作卫星组成，均匀分布在6 个轨道面上（每个轨道面4 颗），卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到 4 颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图象；控制部分主要由监测站、主控站、备用主控站、信息注入站构成，主要负责GPS卫星阵的管理控制；用户设备部分主要是GPS接收机，主要功能是接收GPS卫星发射的信号，获得定位信息和观测量，经数据处理实现定位。 GPS的定位通过四颗已知位置的卫星来确定GPS接收器的位置。卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距）。当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)发射导航电文。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外,还要引进一个变量t 即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。如下图所示：

无线室内定位技术分析

WLAN室内定位技术分析

目录无线定位技术概览工程部署考虑项目实施流程介绍iMC WSM定位介绍

GPS 定位定位过程：由(d1,d2,d3,d4)和(p1,p2,p3,p4)参数，推导坐标（经度，纬度，海拔）。其中(p1…p4)位置信息由GPS系统（主站、监控站等）提供，并向地面广播； (d1…d4)由天地间的传输时间差*光速得来。高精度的原子钟（早期的GPS卫星为铯原子钟，最新的Block IIR为铷原子钟）。差之毫厘失之千里。进行三维定位至少需要4颗星；站星几何图形；算法；误差修正（多颗星冗余矫正）。缺点：GPS卫星信号无法穿透建筑物到达室内。 p2 站星几何图形GPS 三维定位d1 d2 d3 d4 p1 p3 p4 GPS定位示意图

角度定位法小区定位法三角定位法双曲线定位法

z SV 星历数据 z多普勒频偏数据 z视野星座，等 DGPS提升精度 A-GPS工作原理示意图针对GPS的首次定位时间（TTFF）较长的问题，A-GPS通过移动网络的支持可以获得更快的TTFF，且接收灵敏度、定位精度都有提升网络侧的GPS观测设备，测量服务区域内的星历数据等，并供定位服务器使用。用户首先向移动网络请求定位服务，然后定位服务器再返回当前空域的GPS卫星数据，用户GPS接收机借助这些数据，快速获取当前位置到卫星的伪距。接收机伪距等信息，再次上传到定位服务器根据区域内的差分GPS接收数据，修正位置信息并返回给用户或第三方应用呈现。实际应用方面，有开放移动联盟OMA的SPUL规范，其定义了接入层、核心网等各种网络接口的实现。中国移动的A-GPS方案就是基于SPUL实现。

蓝牙室内定位技术发展现状

《基于蓝牙传感网络的室定位研究及在行为识别中的应用_江德祥》 2.1 无线定位技术概述利用无线技术实现定位已成为定位研究领域的发展趋势。每种无线技术都有各自的优缺点和适用局限性，需要根据具体的应用场景，考虑系统成本、定位精度、实时性要求、技术实现难度和算法复杂性等因素。下面主要从应用场景上来介绍研究较为集中的几种无线定位技术，其中室外定位主要使用GPS 和GSM 无线技术，而室主要利用各种无线传感器，包括红外、超声波、蓝牙、 Wi-Fi、ZigBee 和RFID 等。基于红外的定位系统一般只能实现“房间级”的定位精度，而基于超声波的定位系统能实现“厘米级”的高精度定位，但是这两种定位系统需要特定的硬件设备，价格昂贵。这两种信号的穿透能力差，受墙壁和障碍物遮挡影响较大，并且信号的覆盖围过小，不适合室的大围定位。基于RFID 的定位技术是基于参考点的思想，在定位区域布置大量的RFID 节点，再进行匹配查找，这样实现大围和高精度的室定位就取决于RFID 参考点的布置密度。基于ZigBee 的定位取决于 802.15.4无线技术的特点，其缺点是短距离和高延时，对利用信号强度RSSI 来进行位置估计的应用存在一定局限。室定位研究最集中的是基于Wi-Fi 的定位技术，由于无线局域网已在城市各个角落大面积覆盖，完全可以利用现有的无线设备来实现室定位，降低成本和提高定位精度。基于Wi-Fi 的无线信号在室可以达到100-200 米的覆盖围，能满足大围的室定位需求，其主要原理是利用无线接入点（Access Point，AP）的信号强度RSS 值，定位设备通过与AP 之间的信号测量关系来估计可能的坐标位置。 2.2.1 基于围检测的定位方法

室内定位技术开发建设项目计划书

随着LBS和O2O搅得火热，定位技术近年来也备受关注且发展迅速。虽然室外定位技术已经非常成熟并开始被广泛使用，但是作为定位技术的末端，室内定位技术发展一直相对缓慢。而随着现代人类生活越来越多的时间都处在室内，室内定位技术的前景也非常广阔。但虽然作为LBS最后一米的室内定位饱受关注，但技术的不够成熟依然是不争的事实。不同于GPS，AGPS等室外定位系统，室内定位系统依然没有形成一个有力的组织来制定统一的技术规范，现行的技术手段都是在各个企业各自定义的私有协议和方案下发展，也致使各种室内定位技术相映生辉。下面我们就从精确度，穿透性，抗干扰性，布局复杂程度，成本5个方面全方位来比较一下市面上流行的几种室内定位手段。红外线定位技术精确度：★★★★☆ 穿透性：☆☆☆☆☆ 抗干扰性：☆☆☆☆☆ 布局复杂程度★★★★★ 成本：★★☆☆☆ 红外线室内定位有两种，第一种是被定位目标使用红外线IR标识作为移动点，发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位;第二种是通过多对发射器和接收器织红外线网覆盖待测空间，直接对运动目标进行定位。红外线的技术已经非常成熟，用于室内定位精度相对较高，但是由于红外线只能视距传播，穿透性极差(可以参考家里的电视遥控器)，当标识被遮挡时就无法正常工作，也极易受灯光、烟雾等环境因素影响明显。加上红外线的传输距离不长，使其在布局

上，无论哪种方式，都需要在每个遮挡背后、甚至转角都安装接收端，布局复杂，使得成本提升，而定位效果有限。红外线室内定位技术比较适用于实验室对简单物体的轨迹精确定位记录以及室内自走机器人的位置定位。超声波室内定位技术精确度：★★★★★ 穿透性：★☆☆☆☆ 抗干扰性：★★★☆☆ 布局复杂程度★★☆☆☆ 成本：★★★★★ 超声波室内定位系统是基于超声波测距系统而开发，由若干个应答器和主测距器组成：主测距器放置在被测物体上，向位置固定的应答器发射同无线电信号，应答器在收到信号后向主测距器发射超声波信号，利用反射式测距法和三角定位等算法确定物体的位置。超声波室内定位整体精度很高，达到了厘米级，结构相对简单，有一定的穿透性而且超声波本身具有很强的抗干扰能力，但是超声波在空气中的衰减较大，不适用于大型场合，加上反射测距时受多径效应和非视距传播影响很大，造成需要精确分析计算的底层硬件设施投资，成本太高。超声波定位技术在数码笔上已经被广泛利用，而海上探矿也用到了此类技术，室内定位技术还主要用于无人车间的物品定位。射频识别(RFID)室内定位技术精确度：★★★★★ 穿透性：★★★☆☆ 抗干扰性：★★☆☆☆ 布局复杂程度★★☆☆☆ 成本：★★☆☆☆ 射频识别室内定位技术利用射频方式，固定天线把无线电信号调成电磁场，附着于物品的标签进过磁场后感应电流生成把数据传送出去，以多对双向通信交换数据以达到识别和三角定位的目的。(感应门禁卡和商场防盗系统用的就是这种技术) 射频识别室内定位技术作用距离很近，但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，且由于电磁场非视距等优点，传输范围很大，而且标识的体积比较小，造价比较低。但其不具有通信能力，抗干扰能力较差，不便于整合到其他系统之中，且用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善。射频识别室内定位已经被仓库、工厂、商场广泛使用在货物、商品流转定位上。蓝牙室内定位技术

室内定位调研报告魏温典.doc

调研报告调研题目：精准室内定位方案和算法 2016年 07月 09

目录一室内定位的目的和意义 (3) 二室内定位技术........................................... 错误!未定义书签。三定位算法 (6) 四基于RSSI定位方案 (6) 五节点定位算法分析 (7)

一.室内定位目的和意义随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的定位技术目前还无法很好地利用。因此，专家学者提出了许多室内定位技术解决方案，如A-GPS定位技术、超声波定位技术、蓝牙技术、红外线技术、射频识别技术、超宽带技术、无线局域网络、光跟踪定位技术，以及图像分析、信标定位、计算机视觉定位技术等等。这些室内定位技术从总体上可归纳为几类，即GNSS技术(如伪卫星等)，无线定位技术(无线通信信号、射频无线标签、超声波、光跟踪、无线传感器定位技术等)，其它定位技术(计算机视觉、航位推算等)，以及GNSS和无线定位组合的定位技术(A-GPS或A-GNSS)。由于在室内环境下对于不同的建筑物而言，室内布置，材料结构，建筑物尺度的不同导致了信号的路径损耗很大，与此同时，建筑物的内在结构会引起信号的反射，绕射，折射和散射，形成多径现象，使得接收信号的幅度，相位和到达时间发生变化，造成信号的损失，定位的难度大。虽然室内定位是定位技术的一种，和室外的无线定位技术相比有一定的共性，但是室内环境的复杂性和对定位精度和安全性的特殊要求，使得室内无线定位技术有着不同于普通定位系统的鲜明特点，而且这些特点是户外定位技术所不具备的。因此，两者区域的标识和划分标准是不同的。基于室内定位的诸多特点，室内定位技术和定位算法已成为各国科技工作者研究的热点。如何提高定位精度仍将是今后研究的重点。二. 室内定位技术室内GPS定位技术 GPS是目前应用最为广泛的定位技术。当GPS接收机在室内工作时，由于信号受建筑物的影响而大大衰减，定位精度也很低，要想达到室外一样直接从卫星广播中提取导航数据和时间信息是不可能的。为了得到较高的信号灵敏度，就需要延长在每个码延迟上的停留时间，A-GPS技术为这个问题的解决提供了可能性。室内GPS技术采用大量的相关器并行地搜索可能的延迟码，同时也有助于实现快速定位。利用GPS进行定位的优势是卫星有效覆盖范围大，且定位导航信号免费。缺点是定位信号到达地面时较弱，不能穿透建筑物，而且定位器终端的成本较高。

基于RSSI测距的室内定位技术_王琦