高精度與低成本難兼顧，對比優勢各異的室内定位技術

電子發燒友網報道（文/李甯遠）在物料堆積如山的工廠、人來人往的商場醫院、裝置分散的倉庫，如何在這些室内空間裡準确地定位人員或者裝置這種需求一直存在。

不同于室外移動裝置能提供的位置服務，可以采用全球導航衛星系統GNSS和低功耗藍BLE測距在室外有效地确定人員和物體之間的相對位置。在室内GPS是無法工作的，室内的定位服務還有着很大的拓展空間。

百花齊放的室内定位技術

室内定位技術可以說是百花齊放，沒有哪種技術和室外的衛星定位一樣統一了整個應用場景。有采用Wi-Fi的定位方案，有采用Beacon（Bluetooth）的定位方案，還有采用UWB的定位方案，這些都是采用無線通信裝置并通過接收其信号來進行定位的方案。

也有不少室内采用紅外線、超音波、雷射雷達等傳感器來實作定位的方案。這些百花齊放的室内定位技術在定位精度、部署難易程度和成本上各不一樣，有些室内定位技術更适合消費級場景，有些室内定位技術更适合工業級場景。

首先精度肯定是和應用價值成正比的，越高的室内定位精度肯定有更廣闊的應用前景和價值。但技術實作成本也制約了相當一部分高精度室内定位技術的應用，畢竟在消費級室内定位市場大規模部署高成本的定位裝置也是不現實的，是以機器視覺、雷射雷達等這種高成本工業級的室内定位手段這裡就不關注了。

藍牙室内定位：前景巨大的定位技術

得益于藍牙技術的發展，基于藍牙AOA/AOD技術的室内定位新架構，以及藍牙測向算法，該技術的室内定位日趨精準簡單。

早期的基于藍牙信标或者基于RSSI的定位是和藍牙AoX不同的，比較具有代表性的藍牙信标定位廠商是Estimote，是最早開始做零售行業室内定位服務的。基于藍牙信标或者基于RSSI的定位精度算不上很高，雖然也能到米級别的定位，但是精度一般在3—10米。

發展到AoX藍牙測向技術，定位精度和功耗又提升了一大步。AoX藍牙測向理論上能夠做到1m以内的室内定位精度，功耗相比此前的藍牙定位技術功耗更低，在一顆紐扣電池供電的情況下，能維持五到十年的工作壽命。

另一個更敏感的考量點還是在BOM成本上，設計這種藍牙tags的成本，根據Silicon Labs的測算目前的晶片元件市場價格不超過1美金，當然前提是量要足夠大。這種室内定位技術，最核心的器件自然是藍牙SoC晶片。高通、TI、Nordic、Silicon Labs、u-blox、MTK、英飛淩、ST、泰淩微、炬力、樂鑫等等廠商都有相關産品提供。

但是基于藍牙的定位，受限于藍牙信号功率低，穿透力弱，在複雜空間内需要高密度的Bluetooth作為錨點，部署量不小，如果有盲區或需要更高精度，就需要再增加錨點部署。部署量的增加無疑給了成本很大壓力。另一方面，其穩定性也有待提高，雖然電磁幹擾信号隻要沒有造成整個頻段的阻塞，就不會顯著影響定位精度，但肯定會受到影響。ZigBee技術和藍牙類似，不單獨列舉。

藍牙定位服務能力增強後雖然離大規模商用還有一定距離，但藍牙測向室内定位的前景是巨大的，不少做藍牙晶片的廠商都在這個方向上布局。

Wi-Fi室内定位：受益于普及率高的多領域泛定位應用

Wi-Fi網絡不僅是室内網絡基礎設施，也可以用于室内定位，作為應用普及率最高的室内無線接入通信系統，在定位技術的生态對比中優勢是明顯的，因為無需部署額外的定位基礎設施。不過如果把原本的基站也算入到成本裡，其實成本優勢也不明顯。

Wi-Fi定位主要包含兩種定位算法，指紋算法和三角定位法。總的來看，指紋算法前期準備工作量較大，尤其是算法層面，需要建立資料指紋庫。而且該庫要定期更新資料庫的資訊，對資訊準确度要求很高。

三角定位法則無需如此繁雜的準備工作，但是其信号強度衰減模型與室内環境高度相關，在室内環境較為複雜的情況下，信号強度衰減非常明顯，是以産生的漂移最後導緻定位結果不準确。

Wi-Fi定位技術的精度一般處于3—30米，在各種室内的泛定位場景裡，精度不高的Wi-Fi定位技術還是有着應用空間的，想提升精度，就要增大AP的部署密集度，成本也會顯著上升并不劃算。在不額外增加基站的情況下做泛定位，Wi-Fi定位技術雖然精度不高，但優勢也很突出。

Wi-Fi定位技術的核心器件自然是Wi-Fi晶片，根據Global Market Insights資料，2021年全球Wi-Fi晶片市場規模超過200億美元，到2025年，全球Wi-Fi晶片市場規模将達到220億美元。上面提到的做藍牙晶片的廠商大多數都覆寫了Wi-Fi晶片的業務，而且不少廠商在Wi-Fi6、Wi-Fi7晶片上進展頻頻，成本會上升，但也能夠進一步鞏固Wi-Fi定位方案已有的優勢。

UWB室内定位：成本尚未完全下探的高精度定位

UWB技術以其厘米級定位精度和無縫互聯特性逐漸在消費電子、精準定位、汽車互聯等相關領域實作廣泛應用。UWB信号不适合遠距離傳輸，因為衰減比較嚴重，而其工作頻率遠離2.4GHz等繁忙的窄帶通信頻段，是以UWB信号具有強大的抗幹擾能力，同時在複雜環境中具有極強的抗多徑能力。這也展現了UWB室内定位兩個特點，一是需要多點部署，二則是穩定性極高。

精度自然是無可挑剔，目前市面上已經商業的UWB定位應用基本上在10厘米精度級别，相關UWB晶片廠商的理論定位精度級别更是已經提高到3厘米甚至是1厘米。精度是UWB在各種室内定位手段中最具優勢的。

UWB晶片，UWB室内定位的核心器件，不同于Wi-Fi、藍牙晶片，UWB晶片設計難度更大，想要實作定位高精度，大帶寬和高采樣率是最基礎的。UWB晶片内部射頻和模拟子產品需要能夠支援更高的帶寬，延遲部分也需要計算得非常精确。另一方面，UWB晶片的定位需要大量算法的優化疊代作為基礎，開發難度和成本自然也就更高。目前市占較高的是Qorvo和NXP，在UWB應用的多個垂直場景中占據絕大部分市場佔有率，ST、瑞薩也在不斷跟進UWB晶片領域。國内也有不少UWB晶片廠商，紐瑞芯、優智聯、馳芯半導體、瀚巍微電子等廠商都在UWB晶片高精度和低功耗性能上不斷突破。

成本是UWB室内定位應用的難題，雖然近幾年UWB發展風生水起，出貨量的提升促進了成本的下探，但是相比于Wi-Fi、藍牙晶片，其價格仍然較高。而且UWB定位需要定制發射器、中繼器、轉發器，總成本還是處于高位。

室内定位技術對比

除了上面提到的室内定位技術，市面上也有使用慣導傳感器技術來做定位的方案，掃地機器人就是很成熟的一類用例。地磁也是常見的室内定位解決方案，同樣是消費級傳感器定位的一種技術。

地磁傳感利用地球磁場，可以為導航定位提供天然的坐标系，在導航系統中實作定位定向。地磁定位的優點在于适用于所有大型場地，是不需要基礎設施的一種室内定位方法，單一地磁精度範圍可以達到3米左右。地磁可以結合其他傳感來實作共同室内定位，比如融合IMU，然後再通過Wi-Fi、藍牙加以輔助。地磁加IMU是在精準度、可靠性以及開發和維護成本之間保持較好平衡的一種室内定位技術手段。這種融合手段，想要做更高的精度，會受限于IMU硬體的誤差以及算法能力，和傳感相關的定位技術都是如此。

小結

衆多室内定位技術各自都有優勢的地方，也都有局限性。高精度的室内定位目前很難将成本控制在較低的範圍内，而成本較低的定位技術在精度上也很難有突破。室内定位領域也一直在盡可能提供高精度定位的基礎下将成本下探。

想要兼顧高精度和低成本，除了技術的各自發展，融合室内定位也是一個解決方向。當下室内定位需求很難僅用單一技術就可以滿足定位和成本上的各種需求，取長補短的各種融合室内定位技術組合會越來越多。