五、如何實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位導(dǎo)航精準(zhǔn)定位

　　實(shí)現(xiàn)精確的室內(nèi)定位導(dǎo)航需要解決哪些問題？

　　1.室內(nèi)定位精度實(shí)現(xiàn)較難，各種算法各有各缺陷。近鄰法定位精度得不到保證；三角測量法理論上精度較高，但對于普通設(shè)備來說，時(shí)間、角度這些參數(shù)較難獲取；基站覆蓋范圍大，角度偏一點(diǎn)就會(huì)造成很大誤差，更何況各種非視距和多徑環(huán)境的影響，精度誤差大。所以現(xiàn)在手機(jī)室內(nèi)高精度定位大多使用多種算法融合。

　　2.難點(diǎn)主要還是信號(hào)處理的問題:
　　1）基于交匯的算法對時(shí)間，角度很敏感，手機(jī)的傳感器不一定能達(dá)到要求。所以定位精度不高。
　　2）指紋匹配技術(shù)雖然已經(jīng)很成熟，但是對Wi-Fi信號(hào)的分布，樓層之間的影響。沒有一個(gè)系統(tǒng)權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)。還處在研究階段。比如，在不同樓層的定位問題，目前還沒有很好的解決方案。

　　3.室內(nèi)定位需要布設(shè)信號(hào)網(wǎng)，測定信號(hào)源位置，這都是需要成本的。成本問題也是一個(gè)難點(diǎn)。Wi-Fi定位成本較低，尤其是在大型商場，但其信號(hào)強(qiáng)度容易受到干擾，不穩(wěn)定，從而使信號(hào)處理難度加大。

　　六、上海微肯室內(nèi)導(dǎo)航解決方案
　　6.1藍(lán)牙定位技術(shù)與算法

　　iBeacon藍(lán)牙方案采用低功耗的藍(lán)牙傳輸方式，僅需鈕扣電池即可運(yùn)行，因此省去布電源線的麻煩，此外本身BTLE成本較為低廉，因此大量布建也不會(huì)有太高的部署費(fèi)用。理論上，對于持有集成了藍(lán)牙功能移動(dòng)終端設(shè)備的用戶，只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開啟，藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行位置判斷。因此很容易推廣普及。

　　藍(lán)牙定位技術(shù)---通過測量信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行定位。這是一種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)，把網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式，并保證藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微微網(wǎng)(piconet)的主設(shè)備，就可以獲得用戶的位置信息。再加上利用手機(jī)內(nèi)部的慣性傳感器如加速度計(jì)、陀螺儀、電子羅盤來加強(qiáng)定位的準(zhǔn)確度，這種技術(shù)稱為多種定位算法融合。顧名思義，就是將所有的傳感器融合起來，得到一個(gè)精確且平滑的定位效果。這個(gè)技術(shù)可將原本5-10m的定位誤差進(jìn)一步縮小到1-2m。采用該技術(shù)作為室內(nèi)短距離定位時(shí)容易發(fā)現(xiàn)設(shè)備且信號(hào)傳輸不受視距的影響。

　　藍(lán)牙定位技術(shù)主要分為三角定位法和指紋計(jì)算法。

　　（1）三角定位算法是一種常規(guī)的定位算法，通過獲取相關(guān)基站的坐標(biāo)以及手機(jī)到每個(gè)基站的距離來計(jì)算用戶位置。單純的三角定位算法的準(zhǔn)確性是不高的，需要引入一些其他算法例如高斯濾波、卡爾曼濾波算法來進(jìn)行補(bǔ)充。

　　（2）指紋計(jì)算法是一種利用余弦定理來計(jì)算相似度的方法，此方法并不需要知道每個(gè)基站的坐標(biāo)，但是需要提前對現(xiàn)場進(jìn)行指紋采集，即記錄現(xiàn)場每個(gè)點(diǎn)位掃描到的基站信號(hào)數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到專門的指紋庫中。而用戶使用過程中，將手機(jī)掃描到的基站信號(hào)上傳到服務(wù)器，服務(wù)器在指紋庫中匹配出和該上傳數(shù)據(jù)最為接近的點(diǎn)位，作為定位坐標(biāo)返回給用戶。指紋計(jì)算由于前期采集指紋的工作量非常浩大，每隔一段還需更新一遍指紋，而且指紋算法必須采用服務(wù)端計(jì)算方式，定位延時(shí)大。綜合比較采用藍(lán)牙三角定位算法，效果優(yōu)良的。

　　6.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　藍(lán)牙定位系統(tǒng)的架構(gòu)如上圖所示，數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)了線下每個(gè)藍(lán)牙基站的坐標(biāo)信息，云服務(wù)器主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)地圖文件和定位算法。手機(jī)開啟定位頁面之后，從服務(wù)器獲取地圖、定位算法以及相關(guān)藍(lán)牙基站的坐標(biāo)。然后手機(jī)每掃描到一組藍(lán)牙基站，通過基站的信號(hào)強(qiáng)度算出距離每個(gè)基站的距離，并加入藍(lán)牙基站的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行三角定位算法計(jì)算，將實(shí)時(shí)計(jì)算的位置在地圖上進(jìn)行呈現(xiàn)。使用手機(jī)端而不是服務(wù)端來計(jì)算位置的優(yōu)點(diǎn)是：1.不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，定位的實(shí)時(shí)性更加，幾乎沒有延時(shí)；2.定位過程中不再產(chǎn)生任何流量。

　　6.3系統(tǒng)流程 藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)如下圖所示：

　　6.4藍(lán)牙三角定位實(shí)際項(xiàng)目部署流程

　　1.基站部署過程

　　基站部署之前要完成地圖繪制，通常用作室內(nèi)定位導(dǎo)航的地圖均為矢量地圖，這種地圖無論怎么縮放都不會(huì)影響地圖的展現(xiàn)效果。矢量地圖本身是帶坐標(biāo)信息的，地圖上的每個(gè)點(diǎn)相對參考點(diǎn)都有一個(gè)相對坐標(biāo)。

　　基站部署需要借助部署工具，即一個(gè)手機(jī)App軟件，部署人員使用部署工具從服務(wù)器獲取矢量地圖。部署人員部署基站時(shí)，在地圖上選擇和實(shí)際位置對應(yīng)的點(diǎn)，App會(huì)自動(dòng)從地圖中抓取該點(diǎn)位的坐標(biāo)，加上部署人員記錄的基站編號(hào)，將數(shù)據(jù)一并上傳到服務(wù)器。用戶開啟應(yīng)用時(shí)，就會(huì)從數(shù)據(jù)庫獲取到相關(guān)基站的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，方便手機(jī)進(jìn)行定位計(jì)算

　　2.手機(jī)定位過程

　　手機(jī)定位過程：用戶打開應(yīng)用開啟藍(lán)牙掃描后，會(huì)獲取周圍藍(lán)牙基站的ID和信號(hào)強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度和高頻信號(hào)的衰減公式可以計(jì)算出手機(jī)到周圍每個(gè)基站的距離。但是由于藍(lán)牙是2.4G HZ高頻信號(hào)，信號(hào)本身的穩(wěn)定性很差，再加上室內(nèi)環(huán)境的各種反射和折射，所以單次的信號(hào)強(qiáng)度是不能直接拿來使用的，否則會(huì)產(chǎn)生巨大的誤差，所以必須引入相應(yīng)的濾波和加權(quán)算法，來盡量減少信號(hào)噪音的干擾。

　　濾波算法可以采用簡單的高斯濾波法，將不符合要求的信號(hào)數(shù)據(jù)直接過濾掉，剩余的有效數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后順序進(jìn)入數(shù)據(jù)列表，并采用先進(jìn)先出的隊(duì)列數(shù)據(jù)刷新方式。在設(shè)定的隊(duì)列長度范圍內(nèi)，時(shí)間尺度上越近的數(shù)據(jù)獲得越高的權(quán)重。同時(shí)采用多角定位算法，并不局限于使用三角定位。

　　這樣帶來的優(yōu)勢是：

　　（1）由于進(jìn)行了數(shù)據(jù)平滑，定位點(diǎn)不會(huì)因?yàn)樾盘?hào)突變而發(fā)生大范圍飄動(dòng)；

　　（2）由于采用了多角定位，當(dāng)少數(shù)藍(lán)牙基站發(fā)生信號(hào)跳變時(shí)，有其他基站的信號(hào)數(shù)據(jù)來做 中和；

　　（3）更近時(shí)間尺度的數(shù)據(jù)帶有更高權(quán)重，可以在一定程度上保證定位的實(shí)時(shí)性。

　　七、微肯室內(nèi)定位導(dǎo)航的優(yōu)勢
　　從技術(shù)層面來說，上海微肯微信H5室內(nèi)導(dǎo)航的八大優(yōu)勢：
　　1.技術(shù)方案成熟，實(shí)際落地案例多。世博園，長泰廣場，成都太古里，上海一婦嬰等十幾個(gè)商場和醫(yī)院的實(shí)際場景部署。

　　2.定位精度高，達(dá)到2-3米。

　　3.響應(yīng)速度快1秒刷新一次，實(shí)時(shí)導(dǎo)航平滑。

　　4.目前為止，國內(nèi)唯一可落地的微信H5導(dǎo)航方案公司，不需要安裝APP。當(dāng)然也支持多平臺(tái)多入口，支持iOS和Android設(shè)備，支持APP、微信、搖一搖。

　　5.接口豐富，可對接各種系統(tǒng)，包括停車場，商場會(huì)員等。

　　6.配套工具豐富，部署設(shè)備簡單易操作。包括配置工具、巡檢工具、系統(tǒng)升級。

　　7.壽命長，設(shè)備支持長達(dá)4年以上續(xù)航。

　　8.可同時(shí)支持豐富的營銷功能和基于LBS的游戲等。