聊聊室内定位技术

article/2025/9/25 1:17:01

目前，定位技术已经非常发达，GPS/北斗等卫星定位、手机基站定位应用都非常广泛。但也都有其局限性，卫星定位只能应用于空旷地方，基站定位只能应用于信号好的地方，且定位精度较低。而室内定位正好弥补了两者的不足。

室内定位，其实不仅限于室内应用，也包括隧道、矿井等所有无法应用GPS/北斗等卫星定位的地方。

室内定位按照不同的技术主要有以下几种：

1．雷达定位

2．惯性定位

3．基站定位

雷达定位

雷达定位包括激光雷达、毫米波雷达等。通过雷达主动发射电磁波，接收反射波来实现定位。其特点是部署简单，只需要一个雷达，定位精度高，但价格也较高。另外就是对于静止的人无法准确判断是人或物。这种技术在室内定位应用有一定的局限性，实际应用并不多。

惯性定位

惯性定位硬件比较简单，主要依靠加速度+陀螺仪+磁力传感器来实现，相当于高级版的计步器。软件上通过几种传感器的数据融合来确定人行走的方向、距离等。其特点是不需要部署，被定位人随身佩戴即可，但需要设定一个初始位置，且随着时间的推移累计误差会越来越大。主要应用于消防、救援、反恐等任务中，这种应用通常不会走的太远，比如走1km，累计误差3-5米，基本可以接受。

基站定位

最后就是基站定位了，基站定位按无线通讯方式分为很多种：RFID、蓝牙、WIFI、UWB等。

基站定位与卫星定位相似，只是应用于小范围（比如一间房间内）的一套独立的定位系统。一套室内定位系统也有自己的基站（相当于卫星）和标签（被定位设备，类似于手机）。基站和标签之间通过无线通信来实现对标签的定位。

按照定位算法又可以分为基于RSSI（信号强度）、TOA（达到时间）、TDOA（达到时间差）等几种。

像RFID、蓝牙、WIFI基本都是基于RSSI的定位。我们知道电磁波在空气中传输会随着距离增加，信号强度会逐渐衰减。基于RSSI定位就是通过标签接收基站发射的信号，判断信号强度从而计算距离，通过三个不同基站的距离即可确定当前标签的坐标（前提是基站坐标确定）。基于RSSI的定位精度一般会比较差，误差在几米甚至十几米。

UWB（Ultra Wide Band）即超宽带定位，其定位精度较高，可以达到cm级。可以采用TOA或TDOA算法来实现。TOA与RSSI算法相似，都是通过标签与三个不同基站的距离来确定坐标。不同的是RSSI是通过信号强度测量距离，而TOA是通过电磁波在空气中的传播时间来测量距离。所以后者精度可以达到很高。

TDOA是通过测量标签到每两个基站之间的距离差，距离差等于常量即可绘制出双曲线，而曲线交点即可确定标签坐标。相比于TOA算法，该算法实现过程中，标签只需要广播一次UWB信号即可，因此有利于标签的功耗及标签并发数量。但TDOA算法需要有精确时间同步功能，时间同步的精度和测距精度共同决定了系统的定位精度。