上海交大裴凌：智能环境感知与室内定位

　　2017年8月17日，由中国物联网产业应用联盟主办，深圳物联传媒承办的主题为“物联网时代的位置服务与应用”--2017深圳国际定位技术与应用高峰论坛在深圳会展中心隆重举行。上海北斗创新研究院副院长，上海交大北斗实验室裴凌教授出席此次高峰论坛，并作了主题为“智能环境感知与室内定位”的最新行业研究与行业趋势分享。

　　为甚么要谈环境感知?裴教授认为，因为我们要定位，首先要感知环境。而对于室内定位方法常见分为三种：satellite-based、Network-based、Sensor-based。这些定位方式在不断的发展与技术演进中有一些新的发展趋势：高精度通导一体，运动辅助室内定位，群智感知的新的方法利用在指纹定位方面。

　　高精度通导一体

　　移动通信网络具备室内定位的多种优势：无缝覆盖，使能定位连续性;终端的高渗透率保证定位信息的统计价值;LTE、5G、wifi大带宽，多天线，密集组网的技术特性，使得高精度定位成为可能。传统的Cell+ID+RTT定位方式可以实现20-60米的定位精度，智能天线MIMO+TDOA/AOA可以实现5-10米的定位精度。

　　据裴教授介绍，目前交大和华为合作的基于5G的通信定位，利用5G的Massive MIMO、多天线、密集组网等特性，实验系统现在已经达到米级定位精度。面对室内可以解决室内环境复杂，多样以及多径丰富等难点，基于5G通信网高精度测角定位技术，利用5G大带宽，多天线，密集组网的技术特性，实现室内环境下的高精度定位。

　　基于WiFi的新协议802.11NGP，目前主要是Cisco在牵头制定协议标准，该协议的目标是为了达到1米甚至是0.1米的定位精度。现行WiFi标准，理论上可以达到0.7米的定位精度，而真实场景测试一般为2-4米。利用WiFi定位的优势在于，通信网络覆盖广，普遍存在，有一定的用户基础，可以免费使用，需要高密分布。此外，裴教授表示，利用现有的WiFi协议802.11n，充分利用频带的一些特征，也可以实现10cm的定位精度。

　　基于蓝牙5.0的通信协议可以提高定位精度至1米内，比如Marvel一款芯片Avaster 88W899，利用BLE定角以及802.11mc结合的方法可以实现小于1m的定位结果。

　　运动辅助室内定位

　　一般利用PDR定位的时候，手一定要放平才能得到准确的定位。而如果想要在任何自然状态下进行准确的定位，可以采用NPDR进行运动辅助定位解决这个问题。在室外通过蓝牙、WiFi、GPS等定位获得初始位置，初始位置给手机内的传感器加速度计，陀螺仪等，从而做一些步态，步长以及航向的估计。然后通过运动辅助定位对状态进行测准，然后在粒子滤波器中利用地图或者指纹数据库进行约束，最后在手机终端实现高精度的定位。据裴教授介绍利用上海交大目前利用粒子滤波+高精地图+运动识别的这种方式进行的定位试验目前95%的概率可以达到0.8米的定位水平。

　　裴教授表示，上海交大和中兴通讯一起合作的一个地下停车场测试，通过将蓝牙beacon与NPDR结合，经过各种环境下的场测结果，可以达到1m以内的定位精度。

　　群智感知指纹库

　　指纹定位很大的一个问题在于，需要很大的精力去采集指纹，采完指纹后，它还会变化，需要去更新和维护指纹库。利用群智指纹的方法可以解决这个问题，通过个人在自然状态下的室内活动进行指纹采集，从而实现低成本的指纹采集和更新。

　　裴教授表示，通过和阿里在北京望京新世界做了一个测试，结果表明群智感知指纹库是具有可行性的，可以实现低成本的指纹采集和指纹库更新。

　　最后，裴教授表示，室内定位不仅仅是定位本身，室内定位的发展趋势还包括行为感知、构图建模、目标识别以及场景理解，而这些都是我们接下来值得挖掘与深入研究的领域。