室內(nèi)定位系統(tǒng)需求分析

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1、室內(nèi)定位系統(tǒng)需求分析隨著無線技術(shù)的不斷發(fā)展，位置信息服務(wù)受到越來越多的重視。而作為位置信息服務(wù)的代表，全球定位系統(tǒng)已被廣泛用于車輛導(dǎo)航、工程測(cè)量、海洋救援、飛機(jī)導(dǎo)航、航空遙感等許多領(lǐng)域。GPS系統(tǒng)由空間部分、地面控制系統(tǒng)部分及用戶設(shè)備部分組成。系統(tǒng)通過由24顆軌道衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)及用戶攜帶的接收器所組成的網(wǎng)絡(luò)對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)定位及導(dǎo)航功能。GPS系統(tǒng)的局限性在于定位目標(biāo)與軌道衛(wèi)星之間需保持視距。當(dāng)客戶端處于室內(nèi)或建筑物中，無線信號(hào)不能與客戶端設(shè)備直接傳遞時(shí)，定位無法達(dá)到令人滿意的準(zhǔn)確度，甚至失效。愛普生公司曾經(jīng)嘗試通過

2、在室內(nèi)增加設(shè)備實(shí)現(xiàn)GPS室內(nèi)定位，但系統(tǒng)的成本十分昂貴，而且定位時(shí)間在lO秒左右，誤差在5米以上，定位精度及實(shí)時(shí)性仍不能令人滿意。GPS能告訴我們戶外的交通線路，可現(xiàn)在的巨型建筑又如此之多，在商場里逛個(gè)街都很有可能迷路，讓廣大路癡群眾很是著急?？萍家匀藶楸荆覂?nèi)定位系統(tǒng)(IPS)就這樣應(yīng)運(yùn)而生了。從已經(jīng)十分普及的便攜式導(dǎo)航設(shè)備，到備受推崇的自動(dòng)駕駛汽車，甚至是巡航導(dǎo)彈的制導(dǎo)，所有的這些應(yīng)用技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，都要感謝美國全球定位系統(tǒng)（GPS）以及它的俄羅斯伙伴，格洛納斯全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）。然而，她們都有美中

3、不足的兩個(gè)地方：1、不能在室內(nèi)工作。2、它們只在二維世界里徘徊。時(shí)至今日，這些限制因素造成的不便越來越明顯。畢竟，我們使用的是穿越了兩萬公里漫漫旅程的極其微弱的衛(wèi)星信號(hào)，相對(duì)較強(qiáng)的移動(dòng)電話信號(hào)在穿越混凝土和其他固體障礙物時(shí)都不甚給力，GPS衛(wèi)星信號(hào)就更別提了：在地球上偵測(cè)GPS信號(hào)的難度基本與搜尋兩萬多公里之外25瓦燈泡發(fā)出的微弱亮光相同。在進(jìn)行海拔變化的偵測(cè)時(shí)，情況會(huì)變得更加復(fù)雜。GPS和GLONASS都能夠大體測(cè)量出海拔高度，但通常情況下測(cè)得的數(shù)據(jù)較為粗略并且精度有限（大概在10至25米的范圍）。當(dāng)然，盡管存在

4、著種種缺憾，以GPS衛(wèi)星為基礎(chǔ)的導(dǎo)航系統(tǒng)也徹底改變了整個(gè)社會(huì)的各個(gè)方面：從黑客攻擊、農(nóng)業(yè)遙測(cè)、地圖測(cè)繪到找女朋友。那么到底能不能研發(fā)出室內(nèi)進(jìn)行定位的導(dǎo)航系統(tǒng)呢？答案是肯定的。事實(shí)上，所謂的室內(nèi)定位系統(tǒng)（IPS）幾乎已近實(shí)現(xiàn)了。去年，谷歌地圖在安卓系統(tǒng)上推出了樓層平面圖應(yīng)用。服務(wù)地點(diǎn)包括購物商場、機(jī)場和一些大型的商業(yè)區(qū)。與此同時(shí)，諾基亞也在研發(fā)類似的室內(nèi)定位系統(tǒng)，但與普通的2D平面圖不同，該系統(tǒng)使用的是逼真的3D模型。Broadcom公司已經(jīng)發(fā)布了一款支持IPS的芯片（BCM4752），并且不久裝有此芯片的智能手機(jī)就

5、會(huì)在市場上推出。與GPS和GLONASS不同的是，IPS并沒有一套標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)作方法。谷歌的辦法是通過WiFi信號(hào)追蹤設(shè)備位置——通過識(shí)別建筑物中設(shè)置的WiFi信號(hào)熱點(diǎn)，對(duì)不同信號(hào)源的強(qiáng)度進(jìn)行三角測(cè)量，粗略地得出你的大概位置；諾基亞的方案與此類似，但是運(yùn)用的媒介是藍(lán)牙信號(hào)而不是WiFi信號(hào)，因而能夠得到更精確的結(jié)果（但是這意味著需要部署許多的藍(lán)牙信號(hào)源）；其它的構(gòu)想包括紅外線傳輸甚至聲源分析。值得注意的是：單獨(dú)使用上述方案中的任何一種都無法達(dá)到較高的精確度和可靠性。在一個(gè)充滿著各種各樣亂七八糟物品、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的空間里，這

6、些類型單一的信號(hào)會(huì)顯得非常簡陋和嘈雜了，更何況還有移動(dòng)物體帶來的信號(hào)干擾。Broadcom公司推出的芯片支持各種各樣形式的IPS方案：WiFi，藍(lán)牙，甚至是NFC（近場通訊技術(shù)）。更重要的是，該芯片還內(nèi)置了各種各樣的傳感器，比如陀螺儀、磁力計(jì)、加速計(jì)甚至是測(cè)高計(jì)。就像備受歡迎的步數(shù)計(jì)一樣，Broadcom公司的芯片幾乎能夠感知你的所有運(yùn)動(dòng)過程，而且無需通過無線信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行三角測(cè)量。它只需測(cè)定你進(jìn)入建筑物的地點(diǎn)（通過GPS），然后計(jì)算你的步數(shù)（通過加速計(jì)）、方向（通過陀螺儀）和高度（通過高度計(jì)）。有了這種可靠的解決方

7、案，室內(nèi)定位系統(tǒng)將會(huì)馬上進(jìn)入人們的生活中，未來的一至兩年內(nèi)一些客流量龐大的區(qū)域會(huì)率先開始試點(diǎn)工作，之后隨著智能手機(jī)的高度普及，IPS系統(tǒng)也會(huì)像GPS一樣逐漸達(dá)到全球范圍內(nèi)的完全覆蓋。當(dāng)IPS全面覆蓋之后，無論在世界的哪個(gè)角落，室內(nèi)、室外或是底下，你的行蹤都會(huì)被實(shí)時(shí)追蹤，這意味著什么呢？在人們開始著手建設(shè)IPS之前，很有必要指出的是：就像GPS一樣，IPS不會(huì)向第三方泄露你的個(gè)人信息。IPS是僅針對(duì)用戶的個(gè)人智能手機(jī)（或其他任何定位導(dǎo)航設(shè)備）運(yùn)作的。和GPS相同，IPS的定位是完全被動(dòng)的。即使政府通過IPS對(duì)我們進(jìn)行

8、監(jiān)控，我們也有充足的預(yù)警時(shí)間。通過進(jìn)一步的發(fā)展，IPS可催生出一系列附加程序。如果你喜歡那種腳蹬Nike跑鞋手拿GPS來計(jì)算跑步速度和里程的生活方式，那么IPS式的生活會(huì)帶給你更多舒適。IPS能夠精準(zhǔn)的測(cè)出你跑了多少步，爬了幾節(jié)樓梯，一絲不茍的進(jìn)行計(jì)算，得出消耗了多少卡路里；IPS會(huì)對(duì)你在健身館的表現(xiàn)做出完美的記錄統(tǒng)計(jì)，細(xì)致到每一臺(tái)健身器具；IPS還能夠告訴