阿里巴巴：从外在信号环境和内在感知能力看手机室内定位的可行性研究报告（28页）.pdf

1、从外在信号环境和内在感知能力看手机室内定位的可行性牛小骥 旷俭武汉大学 卫星导航定位技术研究中心目录目录 大众室内定位的机遇和挑战 室内定位信号的丰富多彩 智能手机的信号感知能力 典型案例：室内磁场特征匹配定位 两项必备技术：稳健可靠的PDR 特征地图的众源更新 总结与展望2大众室内定位的迫切需求用户时间室外定位与导航社交网络精准广告投放公共安全与突发事件处置40 60%睡眠室内活动30%1030%3典型公共场所的需求与挑战机场火车站停车场商场复杂室内环境下，行人室内定位有着广泛的应用需求。我在哪?怎么走?4室内定位信号源-丰富的机会信号室内地图蓝牙环境磁场视觉WiFi光源P0P1P2P3PD

2、R6视觉特征：典型室内视觉场景7银泰创意城一层磁场分布图（北向）银泰创意城一层磁场分布图（东向）银泰创意城一层磁场分布图（垂向）方法方法定位精度定位精度特点特点5Gm非专业的定位信号基站，5G可提供米级定位，现阶段不可用。Wi-Fi310m(RTT 12m)利用现有的设备，无额外硬件成本，指纹数据库维护成本高；RTT测距方法，现阶段不可用且发展趋势不明确。蓝牙110m（阵列dm）需要布设硬件，硬件成本低；维护周期需更换电池，任务繁重。天线阵列测角方案精度高，现阶段不可用。UWBdm定位精度高；需要布设高密度信号基站，设备安装工作量大，现阶段手机端不可用且发展趋势不明确。LED光源m需要特定的编

3、码，受基站密度和排列方式影响；智能手机平台，数据计算量较大，且用户需要保持固定姿态。视觉cm m视觉里程计有累计误差，性能受环境纹理分布的影响；基于图片指纹库方法定位精度高，数据库构建与维护成本高。需要用户保持稳定的持握姿势。音频dm定位精度高，终端差异小；需要布设信号基站，基站成本低；终端计算量大、功耗大，或采用专用芯片。磁场匹配15m磁场信号无处不在且长期稳定；指纹位置区别度低，不具有全局唯一特性，需要做序列匹配。地图匹配m只在特定区域有效(比如走廊)，性能由建筑结构和行人运动状态所决定，通常与PDR组合使用。行人推算(PDR)行走距离1%8%误差随时间漂移，性能受传感器本身和用户运动状态

4、影响较大。室内定位信号列表114G/5GGNSS芯片Wi-Fi/蓝牙UWB芯片NFC麦克风&扬声器摄像头光传感器陀螺仪&加速度计磁力计气压计智能手机普及率高，且集成了丰富的传感器，是大众室内定位的理想终端。智能手机的信号感知能力12目录目录 大众室内定位的机遇和挑战 室内定位信号的丰富多彩 智能手机的信号感知能力 典型案例：室内磁场特征匹配定位 两项必备技术：稳健可靠的PDR 特征地图的众源更新 总结与展望13室内磁场特征匹配定位原理 室内地磁场畸变特征 建立磁场特征指纹库 手机磁力计测量并匹配定位优势：室内磁场特征无处不在，无需布设 室内磁场分布稳定（干扰范围小）采样率不受限制 不用拿出手机

5、 不受人体干扰IndoorAtlas：https:/ 存在的问题：磁场特征维度低（最多三维）磁力计零偏不稳定 解决思路：磁场特征匹配+行人推算(PDR)PDR辅助磁场匹配 利用PDR生成的相对位置和姿态角，形成轨迹轮廓进行匹配，提升磁场指纹的位置区别度和消除磁力计零偏影响。磁场匹配辅助PDR 磁场匹配的位置误差不随时间积累，可用于补偿步长模型误差，以及估计手机安装角，从而增强PDR的稳健性。15P0P1P2P3PDR辅助磁场匹配 磁场轮廓 磁场特征时间序列与空间关系的组合特征。利用相邻磁场特征的相对位置和方向，进一步提升磁场特征的位置区别度。磁场轮廓匹配16PDR+磁场特征匹配 方案设计手机端

6、传感器观测的磁场差分轮廓相对轨迹&姿态角用户位置磁场指纹库（栅格形式）捷联PDR解算（INS/约束信息融合、手机模式识别、安装角补偿）候选的参考磁场差分轮廓(候选轨迹生成)磁力计观测值位置估计相似度计算组合定位滤波器位置手机安装角变化量状态量误差平移参数旋转参数旋转参数J.Kuang,X.Niu,P.Zhang,and X.Chen,“Indoor positioning based on pedestrian dead reckoning and magnetic field matching for smartphones,”Sensors,vol.