【《楼层定位技术探究的国内外文献综述》3500字】

16楼层定位技术研究的国内外文献综述目前实现室内外定位主要依靠以下几种物理媒介[5-11]，下面分别展开进行叙述。红外线（InfraredRadiation,IR)红外线室内定位系统通常有两种定位方法[13]：一种是待定位对象身上携带电子标签，当进入到室内时，安放在室内的数个红外传感器会感应出对象的距离和角度，再利用该距离和角度计算出来待定位对象的具体方位。这种方法适合在没有遮挡物的室内使用，如果在遮挡物比较多的室内，信号传输会有很大损耗，导致通信的距离受到限制，使得定位精度和准确度降低。另一种利用红外线进行定位的方法是采用多对发射器和接收器互相接收和发射红外线，然后形成红外织网对待定位空间进行覆盖，当有物体进入该“织网”中时，系统能够立即感应到并直接对目标进行定位，如下图1-1所示。图1-SEQ图1-\*ARABIC1红外定位系统无线射频（RadioFrequencylIdentification,RFID)射频识别定位技术[13]是通过识别待定位对象的定位信息实现的，如图1-2所示。图1-SEQ图1-\*ARABIC2射频识别定位系统射频识别定位系统采用防碰撞算法进行定位，作用距离一般是几十米，它已被应用到许多不同的场景中，例如包裹跟踪和智能识别，对于RFID系统，特定空间是组织所安排的无线访问点的信号范围，也称为RFID信号空间。此空间的特征统称为RFID无线信号的特征，可以是RSSI或根据强度计算的无线信号的特征，例如两个无线点的信号差或由于阻塞而导致RFID强度降低，该技术在一些安全等级要求较高的地方使用会受到限制。蓝牙在空间范围内，实现人员的定位一般需要三个信号源，如GPS定位系统。基于蓝牙的定位技术也是利用了该原理，通常会在室内布置三个蓝牙发射接收模块，再通过位置解算方程实现定位。使用该技术的优点在于实现成本较低，相对其他的室内定位技术来说发展的比较早，目前发展的比较成熟，但是定位系统的稳定性比较差。超宽带(Ultrawideband,UWB)超宽带定位系统由信号发送器、信号接收器组成，定位是通过预知节点与新加入的未知节点之间进行通讯实现的[14]，超宽带定位技术的使用优势在于能提供高精确度的定位。在定位过程中，不同于传统通信方式，其对载波没有需求，传输的是极窄脉冲，因此能够抗多径效应，其缺点在于：一是难以实现大范围室内覆盖，二是价格昂贵，不易于大规模使用。（5）紫蜂（ZigBee）ZigBee定位技术利用网络通信来进行实时的定位，但其定位技术较容易受环境的影响，且需要事先进行部署才能进行定位，所以没有成为首选，但相对其他定位技术来说，成本不高，耐耗电是其优势，常用于楼宇自动化、农业，家具、医学等领域。(6)可见光室内环境下，通常会存在多个光源，但由于制造技术或产品规格的不同，灯具的光线亮度一般会存在差异，利用LED灯的光照进行定位的原理便是基于此，在实现过程中，可以对不同光源的光照强度进行分时调节，在不影响照明的情况下可以很好地进行室内定位，这种方法具备便捷和多用途的特点，不仅能够照明，而且可以定位用户的位置信息，不用事先布局大量的基础设施，成本也随之降低，但目前此项定位技术在发展之中，还不是很成熟。（7）WIFI热点在无线互联网普及的今天，很多室内场所都会部署WIFI，而在一个封闭空间内，每个位置点的WIFI信号强度（RSSI）是不同的，这种差异性特点可以被用来区分位置，因此可以通过WIFI来进行室内定位，在成本和推广性上有很大优势。当前基于WIFI进行室内定位的方法通常会在离线阶段建立位置的指纹库，然后在线阶段主要是在建立的指纹库上寻找与当前位置最近的点，该点则可以被当作人员或物体最容易出现的位置。在离线阶段，可以事先在建筑物内部的若干个点对接入点的RSSI值进行测量，并将该RSSI值存入数据库中，记录的格式一般包括位置点信息和RSSI值，这样每个位置相当于有了一个独一无二的指纹标签，因此该数据库也被称为指纹库；指纹库建立好后便可以在线寻找位置点，进而实现人员或物体的定位[15]。基于上述物理媒介实现室内定位，其最终的目标在于寻找一种高稳定性的算法，来克服当前室内定位面临的难点。目前，对于室内定位的研究，国内外已有众多的专家学者投入其中，并得出了一些满意的成果。Bell等人在GPS定位系统的短板上开发了一个基于WIFI的定位系统，由于GPS在某些地区的信号相对较弱，特别是在室内或者峡谷。所以开发了一个可以在GPS信号弱的地方可以继续工作的定位系统，基于WIFI定位系统根据特定场景下不断接入的新WIFI热点，利用三边比定位技术实现定位，可以提高室内定位的精确度，但劣势在于需要用户实时行走才能更精确的定位，实用性较低[16]。LamoureuxC等人[17]提出了一种基于蓝牙低功耗技术的精确室内定位系统，可以在任何的智能手机上使用，并且不需要用户使用额外的设备。该系统的创新之处在于将惯性传感器测得的加速度信号和蓝牙信号进行了融合，来对用户的位移作出精确估计，具备高精度，低功耗的优点。使用现有的照明设备来实现室内定位容易受到阳光照射等环境噪声的影响，针对这一问题，CostanzoA[17]等人提出了一种创新的方法，通过对实时功率谱密度测量后获得的信噪比（SNR），来补偿由于太阳光和其他宽带外光学干扰信号引起的定位误差，以提高VLC（可见光通信）的室内定位系统（IPS）的定位精度，达到了较好的实验效果。除了上述研究人员所提出的室内定位算法外，目前国内相关人员也提出了很多算法来实现室内精确定位，大部分的楼层定位方法都是依赖于信号的RSSI实现室内定位的，待定位目标的位置信息根据测得的信号RSSI来估算。孙国福等人利用位置指纹库和地图数据开发了一个在智能手机上应用的实时定位系统，该系统根据WIFI信号来判断室内实时位置，但是此系统需要先采集指纹数据，这样容易造成数据过多，可能产生定位不准或者延时的情况[18]。钟疆豫利用WIFI和改进的PDR的三维坐标轨迹进行融合定位，在WIFI信号盲区的基础上，利用PDR的三维运动轨迹来填补，提高了定位的精度[19]。张振燕提出了一种基于WIFI信号的定位系统，整个模型的实现过程有两个阶段，在离线阶段，对室内面积按照一定比例进行分割，得到更小的部分区域面积，并在此区域环境内采集WIFI信号的RSSI值，构建离线的WIFI指纹库；在线阶段，采用“多人选举”机制对目标节点的位置信息进行多分类线性判别分析，得到更精确的楼层位置。该算法的创新点在于所需资源较小，仅需要很少的指纹信息便可以确定具体的楼层位置[20]。刘欣欣提出了WIFI定位和惯性导航的融合法对用户进行定位，该方法可以对行进路线进行校正，同时利用气压计对用户所在的高度进行补充，提高了定位的准确度，达到了较好的定位效果[21]。王守华提出了运动状态和过零检测，结合加速度对距离进行自适应拟合，然后通过位置推算得到用户运动轨迹[22]。随着室内定位的的发展，行人行位推算由二维空间的平面轨迹慢慢发展到三维空间，但是基于WIFI、蓝牙等定位手段，总存在一些需要事先部署大量节点或者系统稳定性差的劣势，而利用惯性传感器结合行人行位推算对楼层进行定位可以克服这些缺陷，易于大规模推广，使用起来更加方便。参考文献HuangHS,GartnerG.CurrentTrendsandChallengesinLocation-BasedServices[J].InternationalJournalofGeo-Information,2018,7(6).SikiricaN,SpoljarD,LawonB,etal.ImpactofGeomagneticStormonGPSPositioningPerformance[C]//2018InternationalSymposiumElectronicsinMarine.Zadar:IEEE,2018:179-181.AswinPK,ShyamaP,DasLB.IndoorLocalizationUsingVisibleLightCommunicationandImageProcessing[C]//2018IEEEInternationalConferenceonConsumerElectronics.LasVegas:IEEE,2018:1-6.褚曼琳.基于多传感器融合的室内平面定位及楼层定位技术研究[D].燕山大学,2019.WenCC,YouCZ,LingP,etal.ResearchonIndoorVisibleLightPositioningSystemBasedonSLAMMaps[C]//2018InternationalConferenceonImageandVideoProcessing,andArtificialIntelligence.Shanghai,2018,10836.魏青，彭睿．定位技术及室内定位方案探讨［J］．广东通信技术，2014，34(5):57－63．李远雷．基于Android平台蓝牙4．0技术的博物馆室内定位系统设计与实现［D］．西安:西安电子科技大学，2017．JAＲDOSHAP，PAPAGIANNAKIK，BELDINGEM，etal．Indoorlocalizationbasedoncurvefittingandlocationsearchusingreceivedsignalstrength［J］．MobileNetworksandApplications，2015，62(1):572－582．KOKKINISA，KANAＲISL，LIOTTAA，etal．ＲSSindoorlocalizationbasedonasingleaccesspoint［J］．Sensors，2019，19(17):3711．席瑞，李玉军，侯孟书．室内定位方法综述［J］．计算机科学，2016，43(4):1－6．史云飞，郝永生，刘德亮，等．室内无线定位算法研究现状与发展趋势［J］．电讯技术，2018，58(10):1230－1236.韩卫济,郝龙,成海龙等.室内定位技术综述.计算机产品与流通,2018(02):135.高峰.基于Android平台的WiFi定位系统的研究与设计[D].南京邮电大学,2017.杨铮,吴陈沐,刘云浩.位置计算：无线网络定位于可定位性[M].北京:清华大学出版社,2014,89-90.张天琦.基于WiFi的室内定位关键技术研究[D].哈尔滨理工大学,2017.ScottBell,WookRakJung,VishwaKrishnakumar.WiFi-basedenhancedpositioningsystems[P].IndoorSpatialAwareness,2010.CostanzoA,LoscriV.ErrorCompensationinIndoorPositioningSystemsbasedonSoftwareDefinedVisibleLightCommunication[J].PhysicalCommunication,2019,34(JUN.):235-245.孙国福.基于智能手机WIFI的医院室内定位系统研究[J].科学技术创新,2020(33):75-76.钟疆豫.基于WiFi/PDR的室内三维定位技术研究[D].哈尔滨工程大学,2020.张振燕.室内多楼层目标定位与追踪研究[D].湖南大学,2019.刘欣欣.基于数据融合的室内定位及位置服务[D].南京邮