无线定位技术原理及应用研究结果

从定位原理上，无线定位技术可分为基于距离测量的定位技术、基于信号和场景特征的定位技术、基于接近关系的定位技术（通常又称为信标定位技术），以及基于运动传感器的惯性导航自定位技术等四种主流定位技术。

基于距离测量的定位技术主要通过测量被定位对象到多个已知位置的固定设备（参考点）的距离或者距离差，采用三边/三角定位或者双曲线定位（见图4-1），实现被定位对象的二维空间或三维空间位置确定。当参考点数量大于定位所需的最少参考点数时，可通过最小二乘方算法进一步提高定位精度和稳定性。

图4-1　基于距离测量的定位技术原理图(www.xing528.com)

为了测量被定位对象到参考点的距离或距离差，通常基于传播时延、传播时延差、到达信号相位差、往返时间测量等方式得到路径传播时间后，乘以定位信号载体的空气传播速度得到距离。这类技术通常对室内的严重多径传播环境较为敏感。

基于信号和场景特征的定位技术通过事先学习待定位区域的各个参考点位上多个固定设备发射信号的强度等特征，并采用聚类或者概率分析算法。根据被定位对象接收的多个固定设备信号特征实现被定位对象的位置确定。这类技术的主要缺点是对室内信号传播环境变化较为敏感。

基于接近关系的定位技术通常建立在近距无线通信如蓝牙或射频识别RFID 技术的基础上，利用信号覆盖区域范围有限的特点，根据能否正常接收指定固定设备的信号，判定被定位对象的所在区域和大致位置。定位精度取决于定位信号载体的有效传播范围。从原理上来说，基于接入蜂窝基站的信息估计手机所在位置也属于此类技术。这类技术的稳定性和精度取决于所采用的信号载体对传播环境变化的敏感度和覆盖区域的范围：传播环境变化敏感度越低，稳定性越高；覆盖区域的范围越小，定位精度越高，覆盖相同面积的区域所需的设备数量越多，系统总体成本越高。

惯性导航自定位技术采用三轴磁力计、三轴加速度计和三轴陀螺仪组合而成的多轴运动传感器，实现被定位对象相对移动的方向、距离估算，从而实现位置信息的获取。由于低成本、低功耗、微型化的运动传感器的测量精度不高，直接采用积分的方式导致估计误差很大，难以实际应用，需要采用周期性校正算法降低积分误差。其优点是属于自定位技术，除三轴磁力计外其他传感器测量值受室内环境影响很小。