计算机时代２０１６年第８期 · ｌ３ ·
ＤＯＩ：１０．１６６４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ３３—１０９４／ｔｐ．２０１６．０８．００４
室内定位技术的研究综述
刘祺’，朱秋月 ，冯莎
（１．西华大学计算机与软件工程学院，四川成都６１００３９；２．西华大学外国语学院）
摘要：室内定位是位置信息服务领域中的重要研究方向，其在日常生活、商业服务和公共安全等方面都有着良好的应
用前景。介绍了室内定位技术的由来和类别，以及当前主流的室内定位技术及其定位原理，举例描述了室内定位的应用
场景，并分析了其未来发展趋势。
关键词：室内定位；类别；定位原理；应用场景；发展趋势
中图分类号：ＴＰ２７１．＋５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６—８２２８（２０１６）０８—１３—０３
Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｔｕｄｙ
Ｌｉｕ Ｑｉ ，Ｚｈｕ Ｑｉｕｙｕｅ ，Ｆｅｎｇ Ｓｈａ
（，．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ．Ｓｉｃｈｕａｎ ６１００３９，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｌａｎｇｕａｇｅｓ ａｎｄ Ｃｕｌｔｕｒｅｓ，Ｘｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｄｏｏｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ａ
ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｉｎ ｄａｉｌｙ ｌｉｆｅ，ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｓｅｒｖｉｃｅｓ，ｐｕｂｌｉｃ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｅｔｃ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎ，ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｂｅｈｉｎｄ ｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ｅｘｅｍｐｌｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｃｅｎａｒｉｏｓ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｉｔｓ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｄｏｏｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；ｃａｔｅｇｏｒｙ；ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｃｅｎａｒｉｏｓ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ
０引言
随着社会的进步，信息技术的发展以及各类电子
智能设备的普及，定位技术已越来越贴近人们的生
活。作为成熟的定位技术的代表一ＧＰｓ技术，因其性
能稳定、成本低、精度能达到米级，而被越来越多的人
所熟悉并使用。例如车载导航，手机地图Ａｐｐ等都运
用了ＧＰＳ技术。
在室内，由于受到钢筋混凝土等障碍物的遮挡和
复杂室内环境的影响，接收到的ＧＰＳ信号很弱，无法
利用现有的ＧＰＳ技术实现定位。由于人们的大部分
时间都在室内度过，所以室内定位在日常生活、商业
服务以及公共安全中都有着极为重要意义。因此，如
何在室内实现精确的定位是定位技术研究领域中的
一
个重要方向。
１室内定位技术的分类
室内定位技术已有多年的发展历史，现有的室内
定位技术按照不同的依据可以有多种划分。其中，以
定位机制为依据可以划分为：基于临近关系的室内定
位技术、基于几何关系的室内定位技术和基于场景分
析的室内定位技术ｎ ；按照其物理依赖可以划分为：基
于ＧＰＳ的室内定位技术、基于无线传感器网络（红外
线、蓝牙、ＷｉＦｉ、超声波等）的室内定位技术和其他室
内定位技术；按照定位范围可以划分为：广域室内定
位和局域室内定位 。
２现有的室内定位技术
从室内定位被提出至今，已有十多年的发展。在
世界各国专家学者的研究下，已取得很多研究成果，
产生了多种定位技术。当前主要应用的定位技术有
如下几种。
（１）红外线定位
红外线定位是通过在待定位目标上安装红外线
发射器，该发射器能发射具有惟一身份标识的信号，
收稿日期：２０１６—５—１０
作者简介：刘祺（１９９２），男，江苏常州人，硕士研究生，主要研究方向：嵌入式系统及其应用。
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１４ · Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｒａ Ｎｏ．８ ２０１６
在室内各个方向上布置红外线接收器。各个接收器
都与控制中心相连，通过控制中心的计算分析后得以
定位。具有代表性的基于红外线的室内定位系统有
ＡＴ＆Ｔ剑桥实验室开发的Ａｃｔｉｖｅ Ｂａｄｇｅ定位系统。红
外线技术的定位精度较高，但红外线的传播距离较
短，只能在视距内传播，系统成本较高，这些缺陷在一
定程度上限制了它的发展。 （２）超声波定位 超声波定位 依据回波与发射波之间的时间差 得到待测点和参考点之间的距离，通过三个或三个以 上待测点到参考点之间的距离结合三角定位或其他 算法得到待测点在室内的二维坐标。基于超声波的 室内定位解决方案有ＡＴ＆Ｔ剑桥实验室提出的 Ａｃｔｉｖｅ Ｂａｔ定位系统、ＭＩＴ开发的Ｃｒｉｃｋｅｔ定位系统， Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ定位系统。其中，Ｃｒｉｃｋｅｔ系统中不仅使 用了超声波，还结合了射频技术，Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ系统中 还加入了其他传感器来增加它的定位精度。超声波 技术有很高的定位精度，但由于需要在定位空间布置 大量的测量设备，使其有较高的定位成本。 （３）蓝牙定位 蓝牙技术 通过计算移动终端接收已知高度的发 射天线所发射的信号的角度，或者根据蓝牙信号强度 定位。２０１１年，ＮＯＫＩＡ提出的ＨＡＩＰ（Ｈｉｇｈ Ａｃｃｕｒａｃｙ Ｉｎｄｏｏｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）室内定位解决方案，就是利用蓝牙 信号的信号到达角度实现精确定位。而苹果公司研 制的ｉＢｅａｃｏｎ则是根据在待测点所测得的信号强度通 过指纹匹配算法得以定位。蓝牙定位技术的优点在 于：设备体积小，易于集成在手持终端设备中，且定位 精度较高。其易于普及，但在复杂的室内环境中，其 定位精度受外界的干扰较大，稳定性有待提高。 （４）ＷＬＡＮ定位 基于ＷＬＡＮ的室内定位技术近年来得以快速发 展。ＷＬＡＮ定位 主要是分为两个阶段：离线采集阶 段和在线定位阶段。具有代表性的基于ＷＬＡＮ技术 的定位系统有微软研究院提出的ＲＡＤＡＲ系统。此 外，一些较著名的ＩＴ公司在其研发的室内定位产品中 也用到ＷＬＡＮ技术，如谷歌地图中引入室内定位功 能，我国的百度、高德公司研发的室内定位产品等。 现有的ＷＬＡＮ技术定位精度虽然一般，但由于ＷｉＦｉ 设备广泛部署于人们周围，使其拥有良好的应用前景。 （５）射频定位 射频识别（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ简称 ＲＦＩＤ）技术 利用射频信号进行非接触式双向通信，从 而获得目标位置的相关信息。２００３年，密歇根州立大 学Ｌｉｏｎｅｌ Ｍ．Ｎｉ提出基于ＲＦＩＤ的ＬＡＮＤＭＡＲＣ室内 定位系统。华盛顿大学推出的ＳｐｏｔＯＮ系统也基于 ＲＦＩＤ。由于射频信号传输范围大、非视距、非接触式 等优点，而且定位的成本较低，所以近年来被较多的 应用。但由于其传输距离短，不具备通信能力等缺
陷，使其在发展中受到限制。
（６）超宽带定位
超宽带（ＵＷＢ）技术 是一种近年来发展迅速的新
兴通信技术，通过发送和接收纳秒或纳秒级以下的急
窄脉冲来传输数据，具有ＧＨｚ量级的带宽。由于其具
有穿透力强，功耗低，抗多径效应能力强等特点，使其
在室内定位中有独特的优势。Ｕｂｉｓｅｎｓｅ是具有代表性
的ＵＷＢ室内定位系统，其原理是ＴＤＯＡ和ＡＯＡ定位
算法的相结合。基于ＵＷＢ的室内定位系统具有亚米
级定位精度，抗干扰能力强等优势，但ＵＷＢ设备成本
过高使其难以大范围的使用。
（７）ＺｉｇＢｅｅ定位
ＺｉｇＢｅｅ技术是一种新兴的无线传感器网络技术，
由于其低功耗、低成本的特点，近年来在短距离室内
定位中逐渐受到人们的关注。ＺｉｇＢｅｅ定位系统 ｌ通过
在室内布置大量的参考节点，各节点之间协调通信实
现室内定位。ＴＩ公司推出的ＣＣ２４３１就是带硬件定位
引擎的片上系统（ＳｏＣ）解决方案，它的定位引擎是基于
ＲＳＳＩ技术，根据接收到的信号强度和参考点的位置计
算出待测点的坐标。
（８）其他室内定位技术
表ｌ各类定位技术优缺点的比较
定位技术 定位精度 定位成本 相对缺陷
红外线传播距离短，只能在视距 红外线技术 较高 成本较高
内传播，只能在特定环境巾使用。
超声波信号衰减严重，定位有效 超声波技术 精度高 成本高
范 小，且成本很高。
蓝牙技术 较高 成本较低 易受外界的影响，定位范围较小
ＷＬＡＮ技 由于室内环境的复杂，ＷＬＡＮ定
术 一般 成本低 位精度
一
般，还有待提高。
射频信号传输距离短，且不具备 射频技术 较高 成本较低
通信能力。
超宽带技术 精度高 成本高 成本高，难以大范围推广。
ＺｉｇＢｅｅ技术 较高 成本低 易于受干扰，系统稳定性较差。
除上述方案外，高通公司利用手机基站辅助ＧＰＳ
推出了Ａ—ＧＰＳ（Ａｓｓｉｓｔａｎｔ—ＧＰＳ，辅助全球定位技术）系