引言 隨著人類社會的進步，人們越來越關注自身的精確位置信息，以及興趣點的定位與導航。GNSS提供了有效的室外定位手段，成為很多人的必備工具。但是衛星導航也有它的不足：在高樓林立的城市區域以及大型場館的室內環境，衛星定位的精度會大幅降低，甚至無法定位。隨著人們對精準性和速度的要求越來越高，對室內定位的需求也十分迫切，定位與位置服務“最后一公里”問題日益突出，室內定位凸顯了其作用與價值。 常規的室內定位技術手段是：通過在室內有效布置基站，用戶憑借手機等工具在基站中產生包括距離和信號強度等指紋特征，再根據多個基站的指紋交叉確定用戶的位置。目前，已經投入應用的基站類型包括Wi—Fi、藍牙、室內LED燈、有源RFID、UWB等多種方式。此外，有研究機構正積極開展基于多媒體的室內定位技術研究，并獲得初步成果。完善的室內定位技術，將是整合Wi—Fi、藍牙等基站數據的解算，配合手機或平板設備的陀螺儀、攝像頭、麥克風等自身硬件姿態參數，得出最終用戶位置，通過多種途徑，實現室內條件下的精準定位。 　　1 室內定位及應用關鍵技術　　1.1 主要室內定位方法 目前，室內定位技術百花齊放，除主流的Wi—Fi、藍牙定位技術，還有紅外線定位技術、超聲波室內定位技術、射頻識別(RFID)室內定位技術、ZigBee室內定位技術、超寬帶室內定位技術。另外，基于計算機視覺、圖像、磁場以及信標等定位方式也已處于開發研究試驗階段，常規定義下的室內環境實時定位系統架構圖，如圖1所示。

 圖1 常規定義下的室內環境實時定位系統架構圖 從精確度、穿透性、抗干擾性、布局復雜程度、投入成本5個方面，對可wi—Fi、藍牙、傳感器3種主流室內定位技術進行對比(見表1)。

 表1 3種主流室內定位技術對比表 　　1.1.1 Wi—Fi室內定位技術 基于Wi—Fi的室內定位技術，是通過Wi—Fi路由器與智能終端設備進行Wi—Fi信號互相感知，依據Wi—Fi信號場強確定終端所在位置。按定位方式可分為兩種：網絡室內定位與終端室內定位。網絡室內定位與終端室內定位技術對比見表2。

 表2網絡室內定位與終端室內定位技術對比表 wi—Fi定位可在廣泛的應用領域實現復雜的大范圍定位、監測和追蹤任務，總體精度較高。wi—Fi路由器和移動終端的普及，使得定位系統可與其他客戶共享網絡，硬件成本較低，且wi—Fi的定位系統可以降低射頻(RF)干擾的可能性。 　　1.1.2藍牙室內定位技術 藍牙室內技術是利用在室內安裝的若干藍牙局域網接入點，把網絡維持成基于多用戶的基礎網絡鏈接模式，并保證藍牙局域網接人點始終是這個微網(piconet)的主設備，然后，通過測量信號強度對新加入的盲節點進行三角定位。該技術最大的優點是設備體積小、距離短、功耗低，容易集成在手機等移動設備中。只要設備開啟藍牙功能，就能夠對其進行定位。藍牙傳輸不受視距的影響，但對于復雜的空間環境，藍牙系統的穩定性稍差，受噪聲信號干擾大。 　　1.1.3傳感器室內定位技術 基于計算機視覺、圖像、磁場以及信標等定位方式也在室內定位中發揮了不可估量的作用，但目前處于開發試驗階段，技術有待完善。其中，可見光通信定位技術已有初步技術成果。該技術將需要傳輸的信息編譯成一段調制信號，用脈寬調制的方法附加到LED燈具的驅動電流上，利用室內無處不在的光源作為發射載體，當用戶進入燈具照明區域，以不增加任何硬件的智能手機接收并識別光信號，解析出燈具發送的唯一身份識別信息。利用所獲取的身份識別信息在地圖數據庫中確定對應位置信息，完成定位。 　　1.2室內定位地圖數據制作 基于室內定位的應用對網絡端和移動平臺均有地圖數據依賴。應用于室內定位的地圖目前包括二維地圖、三維地圖和室內全景3種形式，其制作方式均與常規室外地圖有所不同。此外，針對室內應用的導航地圖數據制作也具有一定特殊性。 　　1、二維地圖 二維地圖由于其制作相對簡便、成本更低，且運行效率、所占空間受移動設備終端制約較小等特點，目前，仍是室內定位地圖主流表現方式。采用室內CAD平面數據和對應屬性信息作為原始數據源，進行GIS化處理并配以地圖符號，配準后生成與室外地圖統一坐標體系的室內二維地圖數據，并進行在線發布或離線數據。地圖需滿足Web端與移動端一體化調用條件，以符合節約地圖制作成本和系統開發成本原則。 　　2、三維地圖 目前，室內地圖中三維地圖主要來自人工簡易建模和激光掃描建模兩種途徑。人工簡易建模以建筑平面CAD數據為基礎，成本低，效率高，但無法接近實際效果;三維激光掃描建模通過三維激光掃描儀及智能3D傳感器快速捕捉室內物體和室內環境的三維信息，生成高精度、高密度的三維模型，真實展現現實世界的物理信息，但該方式成本高，數據量大的同時帶來巨大的處理工作量，考慮到三維模型在手機APP效果中存在室內地圖樓層間跳躍、卡頓等顯示問題，目前尚無較好的解決方案。 　　3、室內全景引擎 室內全景數據是專門針對室內地圖展示的一種新型地圖樣式，以3600無縫廣角展現室內全景，實現虛擬現實場景的自由化切換，給用戶比較真實的場景體驗。該數據主要由百度、騰訊等大型公司制作完成，通過SDK方式接入，實現增強現實技術在室內地圖領域的應用。 　　4、導航數據 由于室內位置的特殊性，其導航數據的制作無法采用類似室外導航路網形式實現，而是需要構建室內導航數據模型，以滿足室內導航和位置服務的需要，支持路徑規劃、地圖顯示、路線引導及興趣點查詢等功能。 　　1.3室內路線規劃與導航 室內路線規劃與導航在室內地圖應用中意義重大。實時導航主要通過利用手機內置多種傳感器如陀螺儀等，通過慣性導航算法可以檢測出用戶的運動狀態，如用戶是否靜止、行車、行走，用戶的朝向等，對用戶不同的運動狀態有針對性地處理定位結果，通過Wi—Fi網絡環境傳遞給服務器，通過具體算法完成路徑實時導航及路線糾正，作為基于室內地圖的路徑規劃進一步補充，提升用戶實時體驗。 　　1.4室內定位應用開發 考慮到目前室內定位技術與室內地圖制作尚無通用標準，因此，有眾多室內定位應用者采用自主研發形式，開展室內地圖的制作與應用展示。該方式針對個體需求，功能靈活，從數據生產、路徑規劃到實時導航要求自行研究開發算法，對第三方依賴性少，數據可達到安全獨享，但研發難度大，涉及大量算法研究，開發周期長，人員精力投入多。 此外，地理信息行業公司也逐步意識到室內定位應用的重要性，紛紛開展室內外定位技術研究和試驗，目前，常規GIS公司以及部分有代表性的室內定位應用新興公司，均提供室內地圖接口及較為完整的功能。采用其提供的開發平臺，可實現室內地圖數據制作與接入、路徑規劃和實時導航等功能需求。該方式從數據生產到開發都較易實現，開發周期更短，通用性更強，技術支持便捷，但由于接口能力的不確定性及數據制作的排他性，借助第三方開發成果在性能、穩定性及數據安全與獨享方面，易受其制約。主要室內定位技術研究公司應用開發情況對比見.表3。 表3主要室內定位技術研究公司應用開發情況對比表 　　2 室內定位應用前景　　2.1 主流應用場景 室內定位的主流應用場景主要分為兩類：針對消費級的服務和針對專業領域的服務。前者主要包括商場導購、停車場尋車、家人防走散、LBS交友、展廳自助導游等;后者則包括人流監控和分析、智慧倉儲和物流、人員資產管理、緊急救援和應急應需等。隨著技術日臻完善，室內定位技術將在日常消費、展館導航等生活領域、智能景區及智慧社區等行業應用領域，以及地鐵等地下廊道公共安全領域發揮重要作用。 　　2.2創新應用方向 通過室內定位技術示范區逐步構建與技術不斷拓展，室內定位結合數據倉儲與數據挖掘技術，將進一步實現基于位置數據方向的規劃分析能力，構建更深層面的智慧位置平臺。 　　1)基于北斗的室內外定位一體化無縫轉換 通過室內外定位一體化無縫轉換過渡技術，建立基于北斗的室內外無縫定位及位置服務平臺，充分實現不同場所下的定位方式切換，提升平臺定位精度的同時，擴展定位廣度，從而達到位置服務應用在高精度定位、持續無縫定位上的雙向拓展。 　　2)多源異構數據融合、更新技術 目前，室內定位應用已實現二三維地圖數據、全景數據、導航數據的地圖接入，傾斜攝影數據相關應用也在研究當中。隨著數據內容的豐富，利用多源異構數據融合與更新，以實現室內地圖的坐標體系相互轉換、室內定位數據與室外數據的結合與表達一致性、不同數據間的無縫切換將成為下一步研究熱點。 　　3)室內數據倉儲與挖掘 室內定位系統的構建不僅僅是為了定位，將位置信息與多種數據相結合才能有效挖掘室內定位技術的巨大價值，通過更高精度、更大量級的大數據分析，將用戶的位置與行為及行為背后的興趣偏好緊密聯系，為多種位置趨勢分析提供科學依據，將成為室內定位最終的目標驅動。因此，對室內定位數據的挖掘與分析具有極大的商業價值和應用前景。 　　3 結束語 雖然作為LBS“最后一米”的室內定位備受關注，但技術的不夠成熟依然是不爭的事實，室內定位系統依然沒有形成一個有力的組織來制定統一的技術規范。通用的地圖標準、數據格式及生產工具，現行的技術手段都是在各個企業各自定義的私有協議和方案下發展，各室內定位廠商均本著通過數據生產占領主動權的態度，或通過眾包模式實現數據搜集共享，或通過數據生產合作伙伴形式快速建立室內地圖數據。隨著市場的規范化、規模化，各種室內定位產品將相映生輝，促進室內定位技術與應用的高速發展，在不斷的應用探索中，共同推進室內定位技術相關標準的統一。