智能手机音频信号与MEMS传感器的紧耦合室内定位方法
2021-03-10陈锐志郭光毅徐诗豪
陈锐志,郭光毅,叶 锋,钱 隆,徐诗豪,李 正
武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北 武汉 430079
高精度高可用的室内定位技术对人们未来的生活起着至关重要的作用,是推动大众创新、万众创业的科技源动力,是支撑新型基础设施建设,乃至国家战略需求的重要组成部分。日前,北斗三号全球卫星导航系统正式开通,在天基、地基增强技术的辅助下,精度已可以满足绝大部分室外定位需求。但由于卫星信号的遮挡、衰减和屏蔽,GNSS定位技术在室内无法提供可靠的位置服务。据统计,人们有70%~90%的时间是在室内度过,同时随着城市化的不断加速,室内空间的面积总和飞速增加,基于位置的服务(location based service,LBS)的大量需求与应用已经从室外转向了室内。因此,高精度室内定位技术具有非常广阔的应用前景和重要的社会价值[1-2]。
随着智能手机飞速发展,其计算能力也越来越强劲,搭载的传感器也越来越丰富,其中可用于室内定位的包括:射频传感器、麦克风、摄像头、磁力计、运动传感器等。基于智能手机的室内定位技术也多种多样,根据信号物理类型可分为:射频信号(蜂窝信号[3]、WiFi[4-7]、BLE[8-9])、音频信号[10-11]、图像[12-13]、地磁场[14]、运动信号[15-16]。表1对比了基于智能手机室内定位技术特点及典型精度。不难看出,表1中总结的室内定位技术都有各自的优势以及局限性[17],单一的定位技术难以做到像室外环境的GNSS一样的普适性。此外,新款智能手机支持的室内定位技术(UWB、WiFi RTT、5G、BLE 5.1)均有着不错的商用推广潜质,但到目前为止室内定位技术尚未明了,其主要受制于:①室内建筑隔绝GNSS信号,绝大部分情况下无法定位;……
