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上海交大裴凌:智能环境感知与室内定位

2017-09-07 来源:物联网世界 人气: 评论

  最近,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。

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  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。

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  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。


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