室内定位概述课件.ppt

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1、,室内定位,室内定位技术概述,室内定位技术的现状,室内定位技术的应用前景,室内定位技术概述,起源美国联邦通信委员会(FCC)于1996年下达指示要求移动运营商为移动电话用户提供E-911(紧急救援)服务，这就要求对所有移动电话用户实现定位功能，同时，FCC又于1999年对定位精度做出新的要求。FCC的这些举措大大促进了关于定位技术及其服务业务研究的发展，很多国家开始致力于研究商用定位技术并推出了各具特色的商用定位服务。近几年，全球移动用户的数量迅猛发展，为商用位置服务提供了极其诱人的市场前景。相关的位置服务业务可包括：紧急求救电话服务、物流管理、商业求助电话服务、个人问询服务、车辆导航服务、特

2、定跟踪服务等等。,室内定位技术概述,自有手机定位,公用移动定位,移动定位,室内定位,移动定位技术是利用无线移动通信网络，通过对接收到的无线电波的一些参数进行测量，根据特定的算法对某一移动终端或个人在某一时间所处的地理位置进行精确测定，以便为移动终端用户提供相关的位置信息服务，或进行实时的监测和跟踪。,定义,室内定位技术的现状,室内定位技术解决方案介绍,室内定位技术遇到的主要问题,室内定位方案样例介绍,室内定位技术解决方案介绍,LEFT,RIGHT,室内定位方案样例介绍,谷歌方案,博通方案,IndoorAtlas方案,Qubulus方案,杜克大学方案,关于室内定位技术的几个样例方案,诺基亚方案,

3、谷歌方案,室内无GPS、wifi或基站信号的地方,室内一般也能搜索到23颗卫星,目前此方案的精度还不是很满意，所以谷歌后来又发布了一个叫“Google Maps Floor Plan Marker”的手机应用，号召用户按照一定的步骤来提高室内导航的精度。,谷歌方案,用户在使用谷歌的室内导航时，谷歌会收集一些GPS、wifi、基站等信息,获取更多的建筑平面图,收集一些GPS、wifi、基站等信息,通过服务器进行处理分析之后为用户提供更准确的定位服务。,Before,After,谷歌一直在努力解决两个问题,谷歌目前想通过“众包”的方式解决数据源的问题，就是鼓励用户上传建筑平面图。,谷歌目前想通过“

4、众包”的方式解决数据源的问题，就是鼓励用户上传建筑平面图。,诺基亚方案,一,设备带有蓝牙模块，就能够使用这种技术进行定位,二,三,仅有一个蓝牙模块还不能完成定位，还需要在室内安装一种定位发射台，通过这两者之间的通信完成定位。,发射台可以覆盖100m100m的范围，定位精度在30cm100cm，而且成本低、功耗低等特点，一台或多台都能完成定位。,诺基亚在研究室内定位技术时，研发出名为High Accuracy Indoor Positioning(HAIP)的装置,诺基亚方案,诺基亚方案,诺基亚LD-6T,该设备具有发射信号的能力，并且上面标注了HAIP ID的字样，那么这个叫做诺基亚LD-6T

5、的设备就是具有诺基亚拥有独立自主产权的高精度室内定位发射台。,HAIP还具有每秒50次的高速实时跟踪的特点，并且不限制被跟踪移动物体的数量，不需要校准不需要维护，发射台不需要网络连接，没有延迟，更重要的是，它将不会泄露用户的隐私，并且现在的智能手机都拥有蓝牙模块，用户不需要额外购买其他的设备。,诺基亚方案,IndoorAtlas方案,地球磁场,用户需要上传建筑平面图,拿着移动设备绕室内一圈，记录下各个位置的地磁信号特征，这些信息需要上传到IndoorAtlas的服务器。,IndoorAtlas方案,研究团队已经在一个4593英尺深(约合1380米)的矿洞中完成测试，该应用运行良好。而该应用在

6、建筑物中运行的精确范围在0.1米-2米;用户无需安装其他配套软硬件即可使用，也可以配合其他地图应用获得更精确的位置信息。,Text in here,Text in here,现代建筑的钢筋混凝土结构会在局部范围内对地磁产生扰乱，指南针可能也会因此受到影响。原则上来说，非均匀的磁场环境会因其路径不同产生不同的磁场观测结果。,地球上每一栋建筑物、每一个楼层、甚至每一个角落，它们的地磁都是不一样的。正因如此，通过探测其地磁就可以对它们进行定位。,InDooRatlas是有芬兰奥卢大学(University of Oulu)的一个研究团队开发的移动地图应用，可以通过识别不同地点的地磁，帮助用户进行室内

7、导航。,IndoorAtlas通过识别地球每个位置独特的地磁进行定位，它甚至可以在没有无线信号的区域进行工作。,Qubulus方案,根据无线电信号（Radio Signature）来定位,无线电信号的强弱,收集无线电信号,根据这些差异计算出具体位置,Qubulus方案,指纹图谱,根据无线信号的变化，采集无线信号生成图谱,QPS引擎需要两个输入：器件的无线信号，与先前生成的指纹。,定位引擎,Qubulus方案,杜克大学方案,杜克大学方案,UnLoc,UnLoc,UnLoc,1.通过感知wifi、3G信号死角路标来计算你的位置 2.通过运动特征，如电梯、楼梯等，这些位置已知的路标来计算你的位置3.

8、当设备移动的时候，就根据其他感应器（陀螺仪、加速度传感器、方位传感器等）来跟踪设备的位置。这一过程精度会逐渐降低，但当到达下一个路标时，位置就会被校准。,借助现实生活中路标（landmarks）的思想,杜克大学方案,我们的技术采用相同的直觉-它充分利用了看不见“的标志性建筑在室内环境中，手机使用其内置的传感器可以感知。示例的地标可以是不同的运动由电梯或楼梯间创建的签名，因为手机可以检测到运动，或WiFi或3G信号没有一定的死区,一旦检测到这样一种无形的地标，在手机上可以推断其当前的位置，然后从该点向前运动传感器（如加速度计，罗盘和陀螺仪）追踪其路径。随着时间的推移跟踪可能会变得不准确，但手机根

9、据标志性建筑，不断地修正了自己的位置。,“应用程序的最好的是，它是递归的，从零开始记录，随着时间的推移，它记录的信息越来越丰富，它定位的准确度也会逐渐提高。,UnLoc,ONE,TWO,THREE,室内定位技术遇到的主要问题,-现在，已有大量技术应用于室外和室内定位，如GPS、射频识别、Wi-Fi等。然而，这些技术都必须通过各自的协议使用自带的应用程序接口。严重阻碍异构方案的发展。,-使用标准协议的异构定位解决方案也是存在的，它们使用隐藏底层定位技术的实时传输协议(RTP)和实时传输控制协议(PTCP)，可以实现方案间的无缝切换。使用主动射频识别实时定位系统(RTLS)并结合GPS技术的商业系

10、统已经存在。,-对于室内定位而言，还没有一个通用的技术;需要通过技术的融合来解决这种典型的应用案例。利用强大的中间件和应用软件，集成两种互补追踪技术的解决方案也是存在的。它能够提供更为完整的异构解决方案，以及更高的整体定位系统覆盖范围和可用性。,精度问题仍然是无法快速普及应用的主要原因,室内定位的应用前景,随着数据业务和多媒体业务数据的增长，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、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，尝尝需要确定移动终端或其持有者、设备与物品在室内的位置信息，但是受定位之间、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

11、好地利用。因此很多企业与科研机构对室内定位技术做了深入开发和研究。,移动数据业务量增长趋势（单位：亿MB）,2009,2010,2011,50,100,140,室内定位的应用前景,2004,Text,Text,Text,人们平均80-90%的时间在室内,70%的移动电话使用在室内,80%的数据连接使用在室内,indoor,outdoor,随着智能手机的普及，以及移动互联网的发展，地图与导航类软件将进入一个新的时代室内导航。,室内定位的应用前景,首先，公共安全和应急响应。在紧急情况下，每一个人都想被救援人员精确定位到，大到建筑物的位置，甚至是楼层或者房间号。,其次，可以应用于手机购物、移动电子商

12、务、个性化广告/优惠信息等。,室内定位的应用前景,面向大型建筑物应急疏散、公共安全、及灾后救援重大应用需求，突破了基于无线与传感网的大型复杂建筑物室内精确定位和位置服务等关键技术，研制出大型建筑复杂环境室内定位系统，并在国家大剧院得到应用，实现了高精度室内外无缝定位，为大型建筑物定位导航监控与应急服务管理提供了技术支撑。,室内定位的应用前景,室内定位的应用前景,Meridian开发者为美国自然历史博物馆开发的室内定位导航应用,插入视频,基于wifi室内定位,Wi-Fi 定位技术源于 90 年代末在美国兴起的热点地图，热点地图最初的目的是为了大家上网方便，国外许多公司都推出了允许用户在地图上查看

13、（或标记）无线热点位置的应用程序，Ekahau 是其中的代表。,起源,基于wifi技术的室内定位精度能到米级，而且技术手段相对于其他技术来说更加简单，易于推广。,实现手段,定位技术,硬件（芯片）解决方案（高通、三星等）采用TDOA定位技术软件解决方案（Google、Microsoft、AeroScout、Ekahau、Cisco、Motorola、Wifislam、智慧图）采用Fingerprint定位技术,WIFISLAM室内导航服务商,Wifislam：Simultaneous Localization and Mapping（同时定位与绘图）WifiSLAM 利用的导航技术是基于 Wi-

14、Fi 信号，由于 GPS 在室内信号微弱，采用室内十分常见的 Wi-Fi 成为更好的选择。主要运用的是Wi-Fi信号解析周围所有Wi-Fi网络的信号强度和唯一ID识别码，从网络中下 载或已经储存在设备中的该区域的引用数据集进行匹配，再配合重力感应和指南针功能，同步脚步的移动，可定位您的室内位置，精确度在十来步之内。,DEMO Indoor position under 90 seconds 90秒搞定你的室内定位,大面积推广WiFi定位，难在哪？1.Wi-Fi网络部署对定位的影响2.AP间信道干扰对定位的影响3.场馆环境对Wi-Fi信号的影响4.人体对Wi-Fi信号的遮挡5.楼层判断的准确性,

15、基于射频识别(RFID)技术室内定位系统,简介：射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)，是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，它利用射频信号通过交变磁场或电磁场耦合实现信息传递并通过所传递的信息达到识别的目的。特点：RFID标签实现了无接触操作，具有体积小，容量大，应用便利，无机械磨损，寿命长，无需可见光源，穿透性好，可重复使用，抗污染能力和耐久性强等特点,RFID:,RFID工作原理：,RFID应用：,RFID室内定位技术特点：,RFID具有非接触非视距成本低定位精度高等优点,到达时间差法,接收信号强度法,射频识别定位技术常用的实现方法

16、,到达角度法,到达时间法,射频识别定位技术常用的实现方法：,RFID室内定位系统结构：,1.参考标签阵列的拓扑结构及密度对定位精度的影响,2.读写器与参考标签阵列之间的位置关系对定位精度的影响,3.室内环境中的多径效应对定位精度的影响,4.定位算法对定位精度的影响,5.其他环境因素对定位精度的影响,影响RFID室内定位系统精度的因素,LANDMARC系统,优点与不足,1.降低了系统的成本,2.能较好地适应室内环境的动态性,3.位置信息更加准确和可靠,优点：,缺点：,1.定位的准确性依赖于参考标签的摆放布局,2.会产生许多冗余计,RE室内定位系统,优点与不足,1.不需要增加硬件设备，提高定位精度

17、,2.动态室内环境中适应能力更好，,优点：,缺点：,1.插值的方法,2.阈值的设定,VLM定位系统,VLM系统算法模型,优点与不足,十分直观、简单,优点：,缺点：,1.误差大,2.系统昂贵,改进,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量Study Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will Be,写在最后,Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日,