室内定位技术（上）–惯导定位/Wifi定位

过去三十年间，以GPS为代表的全球卫星导航系统重塑了人类生活，成为现代社会的一个重要技术里程碑。越来越多的购物商场、交通枢纽、体育场馆等正在成为城市新地标，这些现代化的大型建筑都拥有巨量的室内空间。智能手机及其他无线设备的普遍使用，更是直接引爆了对室内位置数据的市场需求。因此，室内定位技术正在成为学术研究和行业应用的热点领域。

北京广义恒鑫科技有限公司致力于室内及室外小区域LBS领域10+年，提供室内、室内外一体化精准定位，精细地图定位导航，位置监控与位置服务。利用自主研发的室内外一体化地图引擎、室内外定位、监控系统、大数据分析系统及相关工具， 精准探究各行业市场需求，目前已为1500+企业提供移动互联网时代的位置服务。

本文针对广义恒鑫自研的10+种室内定位技术，进行逐一讲解。

1.行人惯性导航

行人惯性导航技术是一种利用惯性测量单元（IMU）来确定行人位置和方向的导航方法。IMU通常包括加速度计和陀螺仪，它们分别测量线性加速度和角速度。

1)IMU传感器持续采集加速度和角速度数据；

2)使用IMU数据，通过数学模型（如四元数或旋转矩阵）来确定行人的当前姿态；

3)通过积分加速度数据来更新速度，再通过积分速度数据来更新位置；

4)将IMU测量的载体坐标系数据转换为导航坐标系数据。

主要优点：

1)自主性：不依赖外部信息；

2)连续性：能够提供连续的位置和姿态信息；

3)短期高精度：在短期内（如几分钟内）提高定位精度或弥补定位缺失；

4)适用性广泛：适用于多种场景，包括室内导航、紧急救援和公共安全等。    

主要缺点：

1)误差累积：随着时间的推移，IMU测量的误差会累积，导致定位精度下降；

2)对初始条件敏感：对初始位置和姿态的准确性要求较高；

3)受环境影响：在某些环境下，如强磁场干扰环境中，IMU的性能可能会受到影响；

4)个体差异：不同行人的步态和运动习惯差异较大，可能导致步态检测和步长估计的准确性下降，影响定位精度。

惯导定位效果如下：

考虑行人惯性导航技术的优缺点，在实际应用场景中，惯性导航可以作为其他定位技术的辅助手段，例如在蓝牙定位、WiFi定位中采用惯导定位作为定位补充。 

2.Wi-Fi定位

Wi-Fi指纹定位技术是一种基于无线信号强度（RSSI）的室内定位方法。它通过在室内环境中的多个位置测量Wi-Fi信号强度，构建一个包含信号强度特征的指纹数据库。当需要定位时，系统会采集当前位置的Wi-Fi信号强度，并与数据库中的特征进行匹配，从而确定用户的当前位置。涉及到算法为确定性Wi-Fi定位算法、概率性定位算法和指纹的聚类指纹定位算法。

离线阶段：收集来自各个Wi-Fi接入点的信号强度RSSI。这些数据被记录并形成指纹数据库，也称为无线电地图（Radio Map）。

在线阶段：手机在此环境中移动时，设备实时采集当前位置的Wi-Fi信号强度，并与指纹数据库中的数据进行匹配，以确定用户的位置。

主要优点：    

1)覆盖范围广：Wi-Fi网络已经广泛部署，使Wi-Fi定位技术容易推广和使用；

2)成本较低：Wi-Fi的芯片模组价格低廉，且利用现有的Wi-Fi设施，无需额外建设；

3)场景于泛：适合大型商场、超市等场景，进行位置管理等不需高精度定位场合。

缺点：

1)精度有限：Wi-Fi定位的精度受到多种因素影响，如建筑物材料、Wi-Fi信号穿透能力等，可能导致较大的误差，经过测试Wi-Fi热点的数量和分布足够好的情况下精度可达3-5米；

2)需要维护和更新：为了保持定位精度，需要定期更新和维护Wi-Fi热点的数据库，这可能涉及额外的工作和成本；

3)终端问题：目前苹果手机无法支持Wi-Fi定位、华为/荣耀手机仅有部分机型支持、其他的例如小米、OPPO、Vivo等手机支持Wi-Fi定位。

WiFi定位效果如下：

Wi-Fi定位技术在成本和覆盖范围方面具有优势，但在精度和环境适应性方面存在局限性。它适用于对定位精度要求不是特别高，并且Wi-Fi热点的数量和分布本身就足够好的室内环境，如商场、展览中心等。

待续……