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科技是人類非凡想像力的最大成就. 在定位和導航技術方面, 全球定位系統 (全球定位系統), 根據衛星信號在戶外提供精確定位, 是 20 世紀的一次重大飛躍, 而IPS (室內定位系統) 在 GPS 無法正常工作的室內環境中打開了一個全新的世界. 在本文中, 我們將向您介紹室內定位系統並概述可用的不同技術.
什麼是 IPS?
室內定位, 也稱為室內位置跟踪, 是一種設備網絡，用於在 GPS 信號不夠強的封閉空間內定位人或物體. 簡單的說, 它可以解釋為“室內 GPS”. 就像 GPS 幫助人們定位地球上任何地方的物體一樣, IPS 的作用相同，但在火車站等大型室內空間中, 購物廣場, 醫院, 和地下位置. 室內定位系統使您能夠準確定位建築物內物體的位置, 通常通過移動設備, 例如智能手機或平板電腦.
IPS 對於增強您的室內定位體驗至關重要. 估計超過 70% 一個人的時間是在室內度過的, 因此對於提供室內定位服務的技術仍然存在強烈需求, 這對於 IPS 技術供應商來說也是一個巨大的市場機會. IPS 可能不是日常生活的必需品, 但是在訪問您不熟悉的環境時絕對有必要, 特別是在 GPS 信號非常微弱的緊急情況下, 例如多層建築中的災害管理, 煤礦, 等等.
為什麼需要室內定位
很多人想知道為什麼GPS不能在室內使用. 如果你也有同樣的困惑, 繼續閱讀，了解為什麼室內定位系統如今風靡一時.
在室內使用時 GPS 信號不准確
GPS的成功改變了我們與技術相關的方式. 然而, 它的效率只適用於戶外，無法滿足對複雜室內環境的期望. 由於 GPS 技術使用在軌衛星的信號, 一旦衛星波試圖穿透障礙物並進入建築物，這些信號就會被屋頂和牆壁嚴重削弱. 通常, GPS在沒有相鄰高樓阻擋信號的空曠區域可以達到5m-10m的精度.
精准定位的廣泛應用
精准定位的廣泛應用強化了對室內定位系統服務的需求. 雖然需要在那裡, 室內定位系統憑藉其提高服務效率的優勢，在各個領域越來越重要. 超出 GPS 信號的範圍, IPS 服務被包括商業在內的行業所利用, 衛生保健, 軍隊, 或倉庫中的庫存跟踪. 現在, IPS 系統沒有標準, 包括谷歌和諾基亞在內的公司都在努力將這些解決方案帶給客戶.
室內定位系統如何工作
在我們深入研究 IPS 技術之前, 重要的是看看它是如何工作的. 類似於GPS的收發原理, IPS工作原理相同. 使用各種 信標 和標籤, IPS 根據收集的觀測數據估計目標對象的位置. 跟踪建築物內的對象, 固定信標 (錨) 被部署來接收從移動信標發送的信號 (標籤) 附加到被跟踪的對象. 錨點接收來自標籤的信號並將它們轉發到服務器, 然後計算對象的實時位置.
室內定位技術的類型
與基於衛星的 GPS 不同, IPS 是多種不同技術的大熔爐, 包括基於無線電的, 光學的, 聲學, 和磁技術, 雖然每個都有自己的優點和局限性. 不同的 IPS 技術和技術攜手並進，以實現更高的準確性. 以下部分將向您展示最常見的室內中毒技術.
藍牙/藍牙低能
藍牙最初用於短途數據交換, 但現在被廣泛用於室內定位系統. 藍牙定位主要包括終端位置和網絡側定位. 碼頭側定位適用於購物中心和公共交通中心（例如機場）的定位和導航, 雖然網絡側定位更適合於倉庫中資產和人員的定位和跟踪. 藍牙定位需要在目標區域中部署信標, 使用三材和RSSI值變化來估計距離. 一般來說, 關於藍牙定位精度 3-5 米.
一個很好的例子是蘋果的iBeacon. 它使用BLE廣播表明附近的智能設備可以檢測到以觸發位置的服務和定位.
藍牙 5.1 標準將新的藍牙方向尋找方法 藍牙 AoA 和 AoD. 藍牙AOA定位是一種新的室內定位技術. 天線陣列檢測傳輸節點的信號方向，併計算接收節點之間的相對方向或角度 (網關) 和傳輸節點 (標籤). 有了這個, 藍牙定位精度可以達到 1 儀表.
在此基礎上建立, 發射 藍牙 6.0 去年引入了藍牙頻道，以確保安全和精細的範圍. 它使用PBR和RTT方法. 這是藍牙距離測量的主要創新. 理論上, 它可以達到與UWB相當的準確性水平 10-30 厘米.
無線上網
通過Wi-Fi技術的室內定位利用現有的基礎設施，這些基礎架構已經在商業環境中廣泛存在. 許多公共設施，例如購物中心, 醫院, 餐館現在提供免費的Wi-Fi訪問點. 同時, Wi-Fi接收器是當代移動設備中的標準組件，包括智能手機和平板電腦. 這為使用Wi-Fi作為室內定位和導航解決方案的技術提供了基礎.
實施Wi-Fi室內定位系統, 訪問點的特定位置是預定的. 定位方法依賴於測量信號強度衰減或識別信號分佈中的模式來計算最終用戶設備與訪問點之間的相對定位. 這使實時室內本地化無需其他硬件. WiFi定位精度通常在 5 和 15 米.
超寬帶 (超寬帶)
UWB定位技術可以高精度地定位建築物中的對像或人員，並已發展為主流室內定位技術之一. 由於UWB信號的帶寬大於500MHz，頻率範圍為3.1-10.6GHz, 它們可以通過在納秒或納秒級發送和接收極窄的脈衝來傳輸數據. UWB通常使用TDOA實現精確的室內定位. 它具有對多徑干擾和出色滲透能力的強烈抵抗力. 所以, 它可以應用於固定物體和移動物體的定位和跟踪以及人, 提供準確性至厘米.
然而, UWB不能簡單地部署, 迅速地, 並且作為藍牙信標解決方案的成本有效. 它需要安裝帶有網關的完整系統, 每個門戶的覆蓋範圍有限 (通常在周圍 150 米), 導致更高的成本. 在某些情況下, UWB和藍牙AOA解決方案可以提供可比的定位性能.
IPS 的常見用例
IPS 一詞很寬泛，幾乎可以在室內空間內有生命或無生命物體的準確位置必不可少的許多行業中實施. 無論是在商場, 遊樂園, 交通樞紐, 醫院, 大學, 甚至是大型公司辦公室, IPS 將通過智能手機上的應用程序讓您的軌道定位和導航成為愉快的旅程. 以下, 我們選擇了一些 IPS 的常見用例.
機場和火車站
在交通樞紐, 無論是在大型機場, 火車站, 或公交車站, 室內定位系統對乘客有很大幫助. 借助室內地圖，人們可以在車站內找到自己的位置，並找到一條不那麼擁擠的交通工具. 交通樞紐也可以應用室內定位技術，為旅客提供更好的體驗.
工業和製造業
近年來，室內定位系統在工業和製造業中的使用不斷增加, 以提高勞動安全為目的, 降低成本, 並節省流程時間. 尤其是大型工廠, 室內定位系統對資產控制有很大幫助, 後勤, 和應急響應.
購物廣場
IPS不僅可以用來提升消費者的購物體驗, 也適用於供應商舉辦的基於位置的營銷活動. 一般, 這些購物中心很大，往往伴隨著複雜的基礎設施. 基於共享指南資產, 參觀者可以花更少的時間找到他們想要的產品，並獲得有關他們在商場內容易獲得的相關信息.
醫院
幾十年來，醫院一直在努力解決室內尋路問題. 室內定位系統可以幫助遊客輕鬆導航, 從而降低壓力和遲到. 除了, 醫生和其他工作人員也可以受益匪淺, 這使他們能夠快速找到醫療設備, 將患者定位在一定範圍內, 並避免在緊急情況下延誤.
多層停車場
多層停車場通常建在沒有 GPS 信號的購物中心和大型辦公樓下. 使用室內定位技術的智能停車系統可以跟踪停車場的佔用情況，並協助駕駛員建立到最近的空閒空間的路線. 此外, 可以創建基於 IPS 的數字地圖，以確保導航和方便地訪問車輛.
IPS和GPS有何不同
當談到 GPS 和 IPS 之間的區別時，很多人可能會感到困惑, 因為他們執行相似的任務並且具有相似的首字母縮略詞. 實際上, IPS可視為GPS的進一步發展和延伸. 正如我們前面提到的, IPS與GPS最大的區別在於應用領域. 一是針對室內環境, 另一個實際上是為戶外空間設計的.
由於室外和室內空間的巨大差異, IPS和GPS的技術採用完全不同. GPS 接收器必須鎖定來自三個或更多衛星的信號才能確定位置並跟踪運動, 而 IPS 採用多種技術進行更精確的測量. 值得注意的是，室內 GPS 是一個正在進行的研究領域, 未來可能會出現新的選擇.
室內導航和室內定位一樣嗎
室內導航和室內定位實際上是兩個獨立的應用程序，它們結合在一起為用戶提供增強的尋路體驗. 室內定位允許用戶精確定位他們在建築物內的位置，室內導航將建議通往所需目的地的路徑. 簡單地說區別, 室內定位或跟踪是被動記錄數據, 而室內導航則積極建議用戶遵循路徑.
室內導航將室內定位技術與尋路相結合，在室內地圖上顯示一個藍點，隨用戶實時移動. 沒有室內導航系統, 將顯示您當前的位置，但沒有方向, 如果沒有室內定位系統, 室內地圖的用戶必須在地圖上選擇起點和終點坐標. 借助室內定位系統，您可以創建有效的交互式室內導航.
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