室内定位技术有哪些？

超声波技术
超声波定位目前大多数采用反射式测距法。系统由一个主测距器和若干个电子标签组成，主测距器可放置于移动机器人本体上，各个电子标签放置于室内空间的固定位置。定位过程如下：先由上位机发送同频率的信号给各个电子标签，电子标签接收到后又反射传输给主测距器，从而可以确定各个电子标签到主测距器之间的距离，并得到定位坐标。
红外线技术
红外线是一种波长间于无线电波和可见光波之间的电磁波。典型的红外线室内定位系统Activebadges使待测物体附上一个电子标识，该标识通过红外发射机向室内固定放置的红外接收机周期发送该待测物唯一ID，接收机再通过有线网络将数据传输给数据库。这个定位技术功耗较大且常常会受到室内墙体或物体的阻隔，实用性较低。
超宽带技术
超宽带技术是近年来新兴的一项无线技术，目前，包括美国，日本，加拿大等在内的国家都在研究这项技术，在无线室内定位领域具有良好的前景。UWB技术是一种传输速率高（最高可达1000Mbps以上），发射功率较低，穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线技术，无载波。正是这些优点，使它在室内定位领域得到了较为精确的结果。
射频识别技术
射频定位技术实现起来非常方便，而且系统受环境的干扰较小，电子标签信息可以编辑改写比较灵活。

通过室内定位及时得知仓库叉车、货物的位置属于资产定位，这个的话，您可以根据实际的定位精度需求选择蓝牙室内定位方案或者是UWB室内定位方案，前者精度在3-5米，后者精度已经达到厘米级。

适用于仓库叉车、货物这类资产定位的蓝牙室内定位方案是基于蓝牙网关的网络侧定位方案。蓝牙定位方案能为快速增长的资产追踪和寻物市场提供支持，帮助个人和大型机构对贵重资源进行定位和监控。在工厂，对仓储物资实现更加数字化的管理，实现资产高效盘点。

网络侧定位概述：

网络侧定位系统由蓝牙终端（移动的蓝牙设备：Beacon、定位手环、定位标签等）、蓝牙网关（蓝牙探针TD03/TD05），无线局域网及后端数据服务器构成。网络侧定位就是事先知道各个位置上蓝牙网关的固定位置坐标，通过蓝牙终端的RSSI值计算距离，后端数据服务器通过解析计算蓝牙终端信息和RSSI值得到蓝牙终端的位置信息。

网络侧定位

网络侧定位的工作原理：

蓝牙网关工作示意图

首先在需要定位的区域内铺设蓝牙网关（TD03/TD05） 。蓝牙网关可通过POE网线供电实现联网，也可以使用路由器实现联网（这种方式要外加直流电源供电）。当蓝牙终端（移动的蓝牙设备：Beacon、定位手环、定位标签等）进入定位区域内，蓝牙网关里面的蓝牙模块收集蓝牙终端的蓝牙设备信息，包括Mac地址、RSSI等信息，通过UART串口发给蓝牙网关里面的WiFi模块，WiFi模块把信息传输到指定的UDP服务器，并能接收服务器返回的信息。UDP服务器接收到来自某个IP的蓝牙网关数据后，通过数据解析和计算，得到蓝牙信标的位置信息。

网络侧定位的特征：

用于网络侧的蓝牙探针需要电源供电（5V/POE供电），需要连接网络（有线/无线网络）；

网络侧是对蓝牙信标（Beacon、定位手环、定位标签）进行定位，不需要依赖于手机；

网络侧的定位算法运行于后台。

UWB室内定位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，UWB室内定位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。例如专注室内定位方案的95POWER（SKYLAB子公司），其自主研发生产的UWB室内定位系统可以达到优于10cm的定位精度。

2UWB室内定位原理：

跟蓝牙和WIFI定位方法不同，UWB室内定位技术位置信息并不是基于信号强度（RSSI）进行计算，而是通过精确无线信号的发送时刻、接收时刻，并通过算法计算的。UWB无线定位系统要实现精确定位，首先要获取与位置相关的变量信息，建立相应的数学模型，然后根据这些变量和参数以及数学模型来解算目标的坐标。

UWB室内定位技术具有超高的时间分辨率，保证了UWB可以准确地获得待定位目标的时间和角度信息，信号飞行的速度是光速（固定值），所以只要知道飞行时间就可以计算出两个设备的距离，结合角度信息利用三角定位等几何定位方法求得待定位目标的位置信息。

在UWB室内定位技术中应用最广泛的是飞行时间测距法（TOF）和到达时间差法（TDOA）。从定位方式来看均属于多点定位，即确定标签与多个已知坐标点的相对位置关系定位。

室内定位手环的特点是支持健康数据上传、支持位置信息上传，能够满足物联网各个行业领域内的人员定位需求。

SKYLAB/95POWER的室内定位手环分为两个版本，一个是可拆卸型，还有一个版本是防拆型，适用于多个场景的人员室内定位。

室内定位手环

室内定位手环的工作原理：

配合室内布置的UWB定位基站，结合TDOA定位算法，通过测量出不同基站与UWB室内定位手环的传输时延差来进行定位。通过在室内布置4个已知坐标的UWB定位基站，需要定位的人员或者设备携带UWB室内定位手环，UWB室内定位手环按照一定的频率发射脉冲，不断和四个已知位置的基站进行测距，通过一定的算法精确的计算UWB室内定位手环的位置并在智能终端显示器上显示。

NOKOV室内定位技术，主要用于实时准确测量，记录物体在真实三维空间中的运动轨迹或姿态。其光学式动作捕捉系统利用多个高速相机，从不同角度监视和跟踪待捕捉目标上的标志点，根据计算机视觉原理，可以从多个高速摄像机的连续图像序列里，确定某个点在空间中的位置和运动轨迹，获取得到的实时刚体位姿数据通过SDK发送到无人机地面站，地面站输出控制命令进一步控制无人机的运动。考虑到不同的实际情况，动作捕捉工作站也可以将实时刚体位姿数据通过SDK，发送到无人机的控制芯片，利用无人机进行解算数据，实现自主协同控制。

NOKOV室内定位系统

例如：在同济大学建筑与城市规划学院开发的无人机集群自主建造系统中，就使用了NOKOV动作捕捉系统。建造系统整体由无人机空间位姿反馈和地面站轨迹规划控制两部分组成，系统定位需求分为两个部分：位姿控制和全局定位控制。尽管NOKOV动作捕捉系统可以对室内刚体进行姿态的解算，且解算精度比机载惯性测量单元好，但由于系统内置的惯性测量单元足以支撑刚体的姿态估计，所以在位姿控制部分，使用的是无人机控制领域常用的解决方案，即利用机载的姿态传感器、磁力计、气压计和空速计等传感器系统综合处理无人机实时的局部姿态信息。系统的全局定位控制采用了基于光学红外相机的NOKOV动作捕捉系统，代替室外常用的GPS定位系统对无人机的实时位置进行跟踪，以满足室内无人机稳定悬停的作业要求，同时将无人机坐标信息传回地面站计算机的可视化界面。

UWB高精度定位技术（厘米级高精度定位，抗干扰能力强）

UWB定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。

UWB定位（超宽带）脉冲信号，由多个传感器采用TDOA和AOA定位算法对标签位置进行分析，多径分辨能力强、精度高，定位精度可达亚米级。

超宽带通信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，因此具有GHz量级的带宽。由于UWB定位技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、抗干扰能力强、厘米级超高定位精度等优点，前景相当广阔。

要评价一项定位技术如何，可以从高精度、大容量、抗遮挡、低延迟、高刷新率、低功耗等几个维度进行评价。

通过对比各维度的性能指标，发现目前的定位技术精度方面UWB高精度定位技术居于领先，能够得出更优化的行业应用方案。当然，UWB技术基本性能虽然优越，但事实上，具体到应用，需要进行多项技术优化，包括底层定位数据清洗、定位引擎算法优化、同步技术优化处理等，所以可以发现同样是UWB技术，根据不同公司使用的技术手段或算法不同，其性能会差别很大。

例如EHIGH恒高就凭借国内顶尖的电子科大研发团队，依托在移动通信，雷达，微波电路，云计算与大数据处理等专业领域的多年积累，在全球定位芯片巨头decawave高精度定位芯片的基础上，进行软硬结合，研发出了精度更高（±10cm）、容量更大、延迟率更低的UWB高精度定位技术。除了进行UWB技术开发之外，还产业化了恒迹高精度定位无线电产品、恒影人工智能视觉产品以及恒高位置物联网平台，实现与更多的企业合作，一起推动高精度定位产业的发展与成熟。

越来越多的行业都清晰地认识到室内定位能够带来的好处，提出的需求也愈发明确。过去，他们只是觉得这是一项很好的技术，但是用在哪儿，怎么用，完全没有思路。现在则完全不同，室内定位技术可以将真实世界中的人和物，与虚拟空间的丰富数据信息结合，令线下的人和物也能像线上信息一样被搜索、定位、连接，从而打破真实世界与虚拟世界的边界，实现万物互联。

那么，如何从实际需求来分析室内定位公司的市场前景呢？哪些领域应用前途广阔呢

车辆定位：

据统计2017年全国乘用车已经达到近7000万辆的产能，叉车达到50万余台。室内定位技术在车辆生产制造业是一个非常刚需的市场，与车辆的调度、安全生产精密相关。通过定位技术实现对返修车辆、滞留车辆进行实时定位，解决了人工找车费时费力的难题；通过车辆历史轨迹查看，查证车辆的二次坑包、划伤的原因；对叉车进行实时调度，合理利用，提高工作效率。

人员定位：

监狱、戒毒所、看守所、养老院等等，这些场景下面人员定位都是一个刚需。在这些场景里面一方面出于安全的角度，需要对人员进行实时定位，人员身处危险或者作出危险行为时进行呼救告警等等。另一方面，在这些场所对访客进行定位管理，防止访客进入一些危险区域。目前众多应用行业，项目方都有会有一定比例的经费支持，有一定的应用需求。

智能巡检：

重点说到石油化工场所，近年来，石油化工事故频发，国家也出台了相关政策明确指出各石油化工企业必须安装化工智能监管系统。利用室内定位系统可以实现制定巡检轨迹、要求、停留时间，巡检遇险求救，巡检过程误入危险区域报警，选件点工作视频实时记录查看等全时段无遗漏的巡检管理。

电子围栏：

电厂、化工厂等可通过电子围栏功能将重要区域、危险区域（有毒、有害、带电）进行进出权限设置，当无权限人员进入该区域，系统会发出警报信号。

消防救援：

室内定位对应急救援、消防、安全执法等方面具有重要作用。当发生地震、火灾等紧急事件时，救援的必要条件是快速确定人员位置。特别是当建筑物由于紧急事件布局发生变化时，凭借经验很难快速定位人员位置。在化工厂、煤矿的突发灾难中，用上室内定位技术让后台指挥实时了解现场人员的动向，让现场人员应对更及时有效。室内定位技术可以为救援和人员安全等提供强有力的技术支持，更好地保障救援人员和受困人员的安全。

此外，还有很多的应用功能：电子点名、健康数据管理、异常行为检测等等。

至今为止，国内已经有很多大大小小的公司在室内定位技术方面开展了大量的研究，比较成熟的包括蓝牙、Wi-Fi、RFID、Zigbee、UWB超宽带等技术。

从目前EHIGH恒高已有的应用案例来看，室内定位在已在企业及政府管理等领域有着广泛的应用。所以室内定位的应用需求随着物理世界的数字化与物联网技术应用的进一步发展，还将逐步被激发。

近几年，随着室内定位技术在物联网各个领域的不断推广，室内导航也越来越多的成为提升访客体验的应用：商场地下停车场借的反向寻车；医院、养老院的寻医导诊；智慧工厂的资产追踪和物品追踪 目前市场上最为常见的室内定位方案分别是基于蓝牙技术和基于UWB技术的。其中基于UWB技术室内定位解决方案定位精度能够达到厘米级，满足物联网市场高精度的室内定位需求。能够实现精确定位的室内定位公司，我知道的有SKYLAB、微能信息、蓝色创源等等，希望能够帮助到您。

UWB定位：超宽带（UWB)定位技术是一种全新的、与传统通信定位技术有极大差异的新技术。它利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，并利用TDOA定位算法，通过测量出不同基站与移动终端的传输时延差来进行定位。

首先是工程师最为关注的定位精度问题：UWB定位已经能够实现厘米级高精度定位。

定位硬件：UWB定位硬件产品主要包括定位引擎服务器、智能终端、POE交换机、UWB基站、UWB标签、UWB模块、软件接口等。

应用领域：UWB定位则主要应用于室内高精度定位，用于在一定空间范围内获取人或物的精确位置信息。

定位环境搭建：UWB定位布局相比蓝牙定位要复杂一些，因为涉及到UWB基站的安装。

最后，小编将SKYLAB室内定位工程师总结的各个领域室内定位解决方案选择要点告诉大家：室内定位从用途方向可以划分消费类和工业类。消费类主要实现室内人员引导、消费推送、安全监控、智能家居等商业应用。工业类主要实现消防安全、人员监控、设备引导、财产安全、智能工厂等应用。有些是侧重于单纯的室内定位，而有些则更侧重于导航功能、历史轨迹、电子围栏等功能，因此需要有针对性选择方案。单纯的室内定位、导航，对定位精度要求不高，可以优先选择蓝牙定位方案，侧重历史轨迹、电子围栏这些功能则可以优先考虑UWB定位方案；希望能够帮助到各位有室内定位方案需求的客户们。

---