华江锋　朱广华　徐頔

摘 要：定位技术是位置信息服务中的一个重要组成部分，被广泛应用于社会的各个领域。文章从室内外的角度出发，对主流的定位技术及其定位原理进行了概括介绍，最后分析了现阶段室内外定位存在的问题和以后的发展方向。

关键词：位置信息服务；定位原理；室内外定位

引言

随着社会的进步和科技的发展，定位技术已经渗透到了人们生活的方方面面，成为人们不可或缺的应用。它不仅可以用于人员搜寻、位置查找、交通管理、车辆导航与路线规划等生活应用，还在军事领域以及预防自然灾害方面也发挥着重要作用。通过对敌方指挥作战中心的精确定位，可以实施精准打击和搜索救援。在一些自然灾害频繁发生的无人值守区域，如地震和泥石流滑坡地区，通过无线传感器网络与定位技术的结合，相关部门能够对该范围进行实时监控，从而防范于未然，减少灾害发生所造成的财产损失。定位技术的巨大应用价值使得各国都对其展开了相关研究，很多成熟技术已经投入日常使用。总体来说，定位可以划分为室内定位和室外定位两个方面，它们采用不同的定位技术，应用于不同的定位场景。

1 室外定位

室外定位具有定位场景多样、范围广和距离远的特点。由于受到各种环境因素的影响，同样的定位技术在不同地带的定位精度会有明显差别。目前应用于室外定位的主流技术主要有卫星定位和基站定位两种。

1.1 卫星定位

全球定位系统GPS是现阶段技术最为成熟、使用最为广泛的卫星定位技术，它由美国自主研发，全球覆盖率高达98%，具有很高的定位精度。出于战略意识形态和国家安全的角度，同时为了打破技术垄断，我国自主研制了北斗卫星导航系统，如今已覆盖大部分亚洲地区，定位精度可与GPS媲美。卫星导航系统通常分为空间段、地面段和用户段三部分。它的定位原理是用户端发出定位请求，空中卫星接收后将定位相关信息传至地面控制中心，由中心计算出定位结果再通过卫星将其反馈给用户端[1]。现在市面上的卫星定位设备通常都是通过接收多种卫星信号，进行综合计算从而实现精确定位。

1.2 基站定位

卫星定位虽然精度高、覆盖广，但其成本昂贵、功耗大，并不适合于所有用户。基站定位是由手机运营商提供的服务。它无需借助卫星系统，不用专业定位设备，通过测量终端与多个基站的距离，计算出用户的最终位置，具有功耗低、成本便宜的优点。但是，由于信号沿直线传播，容易被建筑物遮挡形成信号折射，从而导致测量距离出现较大误差，定位结果不准确。基站定位的精确度在几十米到几百米之间，是一种粗定位方式。

2 室内定位

室内环境复杂多样，具有较多的建筑障碍物，定位时更容易受到信号折射与信号衰减问题的影响，传统的卫星定位技术不能应用于室内场景。但是，由于人们大多时候都在室内，所以相比于室外定位，室内定位[2]具有更广泛的应用需求和发展前景。目前常见的室内无线定位技术[3]主要有红外线、蓝牙、超声波、超宽带、RFID和ZigBee等。

2.1 红外线定位

红外线定位的原理是在室内安装红外线接收器，通过接收待定位物体所发射的红外信号进行距离定位，具有较高定位精度。英國剑桥实验室开发的Active Badge定位系统就是基于红外线技术。但是，红外线容易受到其他灯光和障碍物的影响，仅能进行视距范围内的短距离传输，定位成本较高，只能在一些特定环境中使用。

2.2 蓝牙定位

蓝牙是一种短距离低功耗的无线传输技术，主要通过计算移动终端接收的发射信号角度，或者根据蓝牙信号强度定位。这方面具有代表性的是NOKIA提出的HAIP室内定位解决方案。该定位技术的定位精度较高，成本较低，缺陷是易受外界影响，定位范围较小，系统稳定性不是很好。

2.3 超声波定位

超声波技术主要采用反射式测距，即根据物体回波与发射波的时间差计算出两者距离，最后通过三角定位算法确定目标位置。美国麻省理工学院开发的Cricket定位系统是该技术的应用代表。超声波定位精度较高、系统结构简单，但是其信号衰减严重，易受多径效应和非视距影响，总体定位成本较高。

2.4 超宽带定位

超宽带（UWB）定位和传统通信技术定位方法具有很大差异，它是通过发送和接收纳秒级及以下的极窄脉冲来传输数据，近些年得到了较快发展，Ubisense是该技术的典型应用。UWB定位精度可达到亚米级，具有功耗低、抗多径效应能力强等优点，大多用于室内移动物体定位，其缺点是定位成本高，很难大规模推广。

2.5 RFID定位

RFID技术利用射频信号进行非接触式双向通信，通过交换数据实现目标定位。华盛顿大学推出的SpotON系统正是借鉴了RFID定位技术才得以实现。该技术定位精度较高，传输范围大且成本较低，具有非视距和非接触式的优点。但是其作用距离短，不具备通信能力。

2.6 ZigBee定位

ZigBee是一种新兴的短距离、低速率的无线传感器网络技术，近几年备受关注。它主要是通过传感器之间的相互协调通信进行目标物体定位。它的定位精度较高，具有低功耗和低成本的特点，其缺陷是易受环境干扰，系统稳定性较差。

3 结束语

从上世纪开始，定位技术已有几十年的发展历史，对人类社会和生活造成了极大影响。除了文章所提到的定位方法，各国还有很多的相关成果正处于研究阶段或者已经投入正式使用。当前各种定位技术都具有各自的优缺点，适合于不同的应用领域。未来的定位技术发展趋势应该是融合现有方法，平衡各种定位技术，模糊室内外界限，提供交互机制标准，使得人们在任何场合都可以进行实时精准定位。同时，人们对于定位技术的安全性应该给予更多的关注和考虑，实现合理安全高效的应用。

参考文献

[1]WT Higgins， DC Mossman， JL Mcclurg. Satellite selection for the global positioning system[J]. Journal of Guidance Control & Dynamics， 2015，6（2）：472-476.

[2]朱敏.室内定位技术分析[J].现代计算机：专业版，2008（2）：79-81.

[3]阮卫华.常见的室内无线定位技术简介[J].科技信息，2009（33）：851-884.