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科技是人类非凡想象力的最大成就. 在定位和导航技术方面, 全球定位系统 (全球定位系统), 根据卫星信号在户外提供精确定位, 是 20 世纪的一次重大飞跃, 而IPS (室内定位系统) 在 GPS 无法正常工作的室内环境中打开了一个全新的世界. 在这篇文章中, 我们将向您介绍室内定位系统并概述可用的不同技术.
什么是 IPS?
室内定位, 也称为室内位置跟踪, 是一种设备网络，用于在 GPS 信号不够强的封闭空间内定位人或物体. 简单的说, 它可以解释为“室内 GPS”. 就像 GPS 帮助人们定位地球上任何地方的物体一样, IPS 的作用相同，但在火车站等大型室内空间中, 购物广场, 医院, 和地下位置. 室内定位系统使您能够准确定位建筑物内物体的位置, 通常通过移动设备, 例如智能手机或平板电脑.
IPS 对于增强您的室内定位体验至关重要. 估计超过 70% 一个人的时间是在室内度过的, 因此对于提供室内定位服务的技术仍然存在强烈需求, 这对于 IPS 技术供应商来说也是一个巨大的市场机会. IPS 可能不是日常生活的必需品, 但是在访问您不熟悉的环境时绝对有必要, 特别是在 GPS 信号非常微弱的紧急情况下, 例如多层建筑中的灾害管理, 煤矿, 等等.
为什么需要室内定位
很多人想知道为什么GPS不能在室内使用. 如果你也有同样的困惑, 继续阅读，了解为什么室内定位系统如今风靡一时.
在室内使用时 GPS 信号不准确
GPS的成功改变了我们与技术相关的方式. 然而, 它的效率只适用于户外，无法满足对复杂室内环境的期望. 由于 GPS 技术使用在轨卫星的信号, 一旦卫星波试图穿透障碍物并进入建筑物，这些信号就会被屋顶和墙壁严重削弱. 通常, GPS在没有相邻高楼阻挡信号的空旷区域可以达到5m-10m的精度.
精准定位的广泛应用
精准定位的广泛应用强化了对室内定位系统服务的需求. 虽然需要在那里, 室内定位系统凭借其提高服务效率的优势，在各个领域越来越重要. 超出 GPS 信号的范围, IPS 服务被包括商业在内的行业所利用, 卫生保健, 军队, 或仓库中的库存跟踪. 目前, IPS 系统没有标准, 包括谷歌和诺基亚在内的公司都在努力将这些解决方案带给客户.
室内定位系统如何工作
在我们深入研究 IPS 技术之前, 重要的是看看它是如何工作的. 类似于GPS的收发原理, IPS工作原理相同. 使用各种 信标 和标签, IPS 根据收集的观测数据估计目标对象的位置. 跟踪建筑物内的对象, 固定信标 (锚) 被部署来接收从移动信标发送的信号 (标签) 附加到被跟踪的对象. 锚点接收来自标签的信号并将它们转发到服务器, 然后计算对象的实时位置.
室内定位技术的类型
与基于卫星的 GPS 不同, IPS 是多种不同技术的大熔炉, 包括基于无线电的, 光学的, 声学, 和磁技术, 虽然每个都有自己的优点和局限性. 不同的 IPS 技术和技术携手并进，以实现更高的准确性. 以下部分将向您展示最常见的室内中毒技术.
蓝牙/蓝牙低功耗
蓝牙最初用于短途数据交换, 但现在被广泛用于室内定位系统. 蓝牙定位主要包括终端位置和网络侧定位. 码头侧定位适用于购物中心和公共交通中心（例如机场）的定位和导航, 虽然网络侧定位更适合于仓库中资产和人员的定位和跟踪. 蓝牙定位需要在目标区域中部署信标, 使用三材和RSSI值变化来估计距离. 一般来说, 关于蓝牙定位精度 3-5 米.
一个很好的例子是苹果的iBeacon. 它使用BLE广播表明附近的智能设备可以检测到以触发位置的服务和定位.
蓝牙 5.1 标准将新的蓝牙方向寻找方法 蓝牙 AoA 和 AoD. 蓝牙AOA定位是一种新的室内定位技术. 天线阵列检测传输节点的信号方向，并计算接收节点之间的相对方向或角度 (网关) 和传输节点 (标签). 有了这个, 蓝牙定位精度可以达到 1 仪表.
在此基础上建立, 发射 蓝牙 6.0 去年引入了蓝牙频道，以确保安全和精细的范围. 它使用PBR和RTT方法. 这是蓝牙距离测量的主要创新. 理论上, 它可以达到与UWB相当的准确性水平 10-30 厘米.
无线上网
通过Wi-Fi技术的室内定位利用现有的基础架构，这些基础架构已经在商业环境中广泛存在. 许多公共设施，例如购物中心, 医院, 餐馆现在提供免费的Wi-Fi访问点. 与此同时, Wi-Fi接收器是当代移动设备中的标准组件，包括智能手机和平板电脑. 这为使用Wi-Fi作为室内定位和导航解决方案的技术提供了基础.
实施Wi-Fi室内定位系统, 访问点的特定位置是预定的. 定位方法依赖于测量信号强度衰减或识别信号分布中的模式来计算最终用户设备与访问点之间的相对定位. 这使实时室内本地化无需其他硬件. WiFi定位精度通常在 5 和 15 米.
超宽带 (超宽带)
UWB定位技术可以高精度地定位建筑物中的对象或人员，并已发展为主流室内定位技术之一. 由于UWB信号的带宽大于500MHz，频率范围为3.1-10.6GHz, 它们可以通过在纳秒或纳秒级发送和接收极窄的脉冲来传输数据. UWB通常使用TDOA实现精确的室内定位. 它具有对多径干扰和出色渗透能力的强烈抵抗力. 因此, 它可以应用于固定物体和移动物体的定位和跟踪以及人, 提供准确性至厘米.
然而, UWB不能简单地部署, 迅速地, 并且作为蓝牙信标解决方案的成本有效. 它需要安装带有网关的完整系统, 每个门户的覆盖范围有限 (通常在周围 150 米), 导致更高的成本. 在某些情况下, UWB和蓝牙AOA解决方案可以提供可比的定位性能.
IPS 的常见用例
IPS 一词很宽泛，几乎可以在室内空间内有生命或无生命物体的准确位置必不可少的许多行业中实施. 无论是在商场, 游乐园, 交通枢纽, 医院, 大学, 甚至是大型公司办公室, IPS 将通过智能手机上的应用程序让您的轨道定位和导航成为愉快的旅程. 以下, 我们选择了一些 IPS 的常见用例.
机场和火车站
在交通枢纽, 无论是在大型机场, 火车站, 或公交车站, 室内定位系统对乘客有很大帮助. 人们可以在车站内找到自己的位置，并借助室内地图找到一个不那么拥挤的交通工具. 交通枢纽也可以应用室内定位技术，为旅客提供更好的体验.
工业和制造业
近年来，室内定位系统在工业和制造业中的使用不断增加, 以提高劳动安全为目的, 降低成本, 并节省流程时间. 尤其是大型工厂, 室内定位系统对资产控制有很大帮助, 后勤, 和应急响应.
购物广场
IPS不仅可以用来提升消费者的购物体验, 也适用于供应商举办的基于位置的营销活动. 一般, 这些购物中心很大，往往伴随着复杂的基础设施. 基于共享指南资产, 参观者可以花更少的时间来寻找他们想要的产品，并获得有关他们在商场内易于访问的相关信息.
医院
几十年来，医院一直在努力解决室内寻路问题. 室内定位系统可以帮助游客轻松导航, 从而降低压力和迟到. 除了, 医生和其他工作人员也可以受益匪浅, 这使他们能够快速找到医疗设备, 将患者定位在一定范围内, 并避免在紧急情况下延误.
多层停车场
多层停车场通常建在没有 GPS 信号的购物中心和大型办公楼下. 使用室内定位技术的智能停车系统可以跟踪停车场的占用情况，并协助驾驶员建立到最近的空闲空间的路线. 此外, 可以创建基于 IPS 的数字地图，以确保导航和方便地访问车辆.
IPS和GPS有何不同
当谈到 GPS 和 IPS 之间的区别时，很多人可能会感到困惑, 因为他们执行相似的任务并且具有相似的首字母缩略词. 事实上, IPS可视为GPS的进一步发展和延伸. 正如我们前面提到的, IPS与GPS最大的区别在于应用领域. 一是针对室内环境, 另一个实际上是为户外空间设计的.
由于室外和室内空间的巨大差异, IPS和GPS的技术采用完全不同. GPS 接收器必须锁定来自三个或更多卫星的信号才能确定位置并跟踪运动, 而 IPS 采用多种技术进行更精确的测量. 值得注意的是，室内 GPS 是一个正在进行的研究领域, 未来可能会出现新的选择.
室内导航和室内定位一样吗
室内导航和室内定位实际上是两个独立的应用程序，它们结合在一起为用户提供增强的寻路体验. 室内定位允许用户精确定位他们在建筑物内的位置，室内导航将建议通往所需目的地的路径. 简单地说区别, 室内定位或跟踪是被动记录数据, 而室内导航则积极建议用户遵循路径.
室内导航将室内定位技术与寻路相结合，在随用户实时移动的室内地图上显示一个蓝点. 没有室内导航系统, 将显示您当前的位置，但没有方向, 如果没有室内定位系统, 室内地图的用户必须在地图上选择起点和终点坐标. 借助室内定位系统，您可以创建有效的交互式室内导航.
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