智能家居、智慧工廠、智慧物流、智慧養老等場景下需要室內定位技術來提升定位準確率，隨著需求的驟增，室內定位技術也在快速發展，技術呈現百花齊放之勢。

家居領域一直是toC端最具潛力的市場之一，阿里、百度、華為、小米等科技巨頭早早入場，美的、海爾等傳統家電廠商也察變市場趨勢，紛紛布局智能家居業務。幾年前，大家談起智能家居還是滿懷驚嘆與期待，樂此不疲地為各類人機交互終端買單。但是，隨著物聯網、人工智能等技術的規模化普及，若是不能給切實提升用戶的生活品質，恐怕很難再“撬開”用戶的錢夾了。

如今，智能家居產業先后經歷了“自動化”及“單品智能”階段，正式邁入了“場景化智能”階段，而構建全場景智能連接的關鍵則是連接與定位——開放的連接技術幫助家居場景內的單品實現互聯互通；精準的室內定位技術幫助用戶實現智能控制。

“鋼鐵俠”托尼·斯塔克的AI管家賈維斯滿足了人們對家居智能場景的一切幻想，而它之所以能夠準確、快速地執行鋼鐵俠指令，也同樣有賴于室內定位技術——不僅可以準確定位范圍內的智能終端，更可以實現精準控制。試想一下，當鋼鐵俠發出“泡咖啡”的指令后，如果賈維斯連咖啡機在哪兒都不知道的話，又該如何聯動呢？現實中，掃地機器人“迷路”把家里搞亂、手機與智能家居終端“失聯”、智能音箱罷工等“智障”家居事故也是層出不窮。

除家居領域外，智慧工廠、智慧物流、智慧養老等場景下也需要室內定位技術來提升定位準確率，隨著需求的驟增，室內定位技術也在快速發展。

百花齊放的室內定位技術

據Market＆Markets的調查數據顯示，未來幾年，室內定位的全球市場將以42．0％的年復合成長率增長，市場規模預計從2017年的71．1億美元擴大到2022年的409．9億美元，其底層技術也呈現百花齊放之勢。

目前，室內定位技術主要有UWB、藍牙5．1 AOA、WiFi定位、紅外定位、慣性導航定位、超聲波定位、Zigbee定位等。

UWB（超寬帶技術）

UWB技術是一種傳輸速率高（最高可達1000Mbps以上），發射功率較低，穿透能力較強并且是基于極窄脈沖的無線技術，不需要使用傳統通信體制中的載波，而是通過發送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數據，從而具有3．1～10．6GHz量級的帶寬。

UWB室內定位技術常采用TDOA演示測距定位算法，即通過信號到達的時間差，通過雙曲線交叉來定位的超寬帶系統包括產生、發射、接收、處理極窄脈沖信號的無線電系統。

近兩年來，以蘋果、小米為代表的手機廠商積極將UWB芯片植入手機、音響等各類智能家居，圍繞手機為中心，實現手機與智能家居之間的方向、距離與相對位置感知。

藍牙5．1 AOA

2018年1月，藍牙國際標準組織（SIG，Bluetooth Special Interest Group）發布了藍牙規范實現 5．1 版本。此次發布的藍牙 5．1 不僅可以檢測到特定對象的距離，還可以檢測它所處的方向，可用以實現厘米級定位精度的藍牙定位系統。相比于UWB定位技術0．1 －0．3米的精度，藍牙AOA可實現0．3－0．5米精度，且可以實現相比于傳統RSSI十倍以上的精度。

藍牙室內定位技術最大的優點是設備體積小、易于集成在PDA、PC 以及手機中，因此很容易推廣普及。理論上，對于持有集成了藍牙功能移動終端設備的用戶，只要設備的藍牙功能開啟，藍牙室內定位系統就能夠對其進行位置判斷。采用該技術作室內短距離定位時容易發現設備且信號傳輸不受視距的影響。其不足在于藍牙器件和設備的價格比較昂貴，而且對于復雜的空間環境，藍牙系統的穩定性稍差，受噪聲信號干擾大。

WiFi定位

WiFi定位一般采用“近鄰法”判斷，即最靠近哪個熱點或基站，即認為處在什么位置，如附近有多個信源，則可以通過交叉定位（三角定位），提高定位精度。WiFi定位的最大優點在于無需鋪設專門的設備用于定位，用戶在使用智能手機時開啟過Wi－Fi、移動蜂窩網絡，就可能成為數據源。該技術具有便于擴展、可自動更新數據、成本低的優勢，因此最先實現了規模化。

WiFi定位可以實現復雜的大范圍定位，但精度只能達到2米左右，無法做到精準定位。因此適用于對人或者車的定位導航，可應用于智慧醫療、智慧工廠、智慧停車等場景，在家居場景中鮮少應用。

紅外定位

紅外線室內定位技術是通過紅外線標識發射調制的紅外射線，被安裝在室內的光學傳感器接收從而進行定位。雖定位精度較高，但是由于光線不能穿過障礙物，使得紅外射線僅能視距傳播。當標識放在口袋里或者有墻壁及其他遮擋時就無法正常工作，所以需要在每個房間、走廊安裝接收天線，造價較高。該技術目前主要用于軍事上對飛行器、坦克、導彈等紅外輻射源的被動定位，也可用于室內自走機器人的位置定位。

此外，還有一種紅外定位的方法是紅外織網，即通過多對發射器和接收器織成的紅外線網覆蓋待測空間，直接對運動目標進行定位，其優勢在于不需要定位對象攜帶任何終端或標簽，隱蔽性強，常用于安防領域。劣勢在于要實現精度較高的定位需要部署大量紅外接收和發射器，成本非常高，因此只有高等級的安防才會采用此技術。

慣性導航技術

慣性導航室內定位主要利用終端慣性傳感器采集的運動數據，如加速度傳感器、陀螺儀等測量物體的速度、方向、加速度等信息，基于航位推測法，經過各種運算得到物體的位置信息。

隨著行走時間增加，慣性導航定位的誤差也在不斷累積。需要外界更高精度的數據源對其進行校準。所以現在慣性導航一般和WiFi指紋結合在一起， 每過一段時間通過WiFi請求室內位置，以此來對MEMS產生的誤差進行修正。目前，該定位技術在掃地機器人中得到了廣泛應用。

超聲波定位

超聲波定位目前大多數采用反射式測距法。系統由一個主測距器和若干個電子標簽組成，主測距器可放置于移動機器人本體上，各個電子標簽放置于室內空間的固定位置。

Zigbee定位

ZigBee（IEEE 802．15．4）是一種短距離、低速率的無線網絡技術，具有低功耗和低成本的特點，介于射頻識別和藍牙之間，主要面向無線個人區域網。

ZigBee室內定位技術是通過在傳感器網絡中布置參考節點、移動節點構成系統，參考節點為靜態節點，它們發送位置信息和RSSI值給移動待測節點，該節點將數據寫入定位模塊，分析計算得到自身位置。該系統常采用分布式節點設置，可以減少網絡數據工作量和通信延遲的問題，其精度在2m以內，但網絡穩定性還有待提高，易受環境干擾。

LoRa Edge

近期，Semtech推出了LoRa Edge？產品組合，其中的地理定位解決方案是采用了低功耗Wi－Fi和GNSS掃描功能，結合簡單易用且經濟高效的LoRa Cloud？地理定位以及設備管理服務，可顯著降低采用物聯網來定位和監測資產的成本和復雜性，其目標應用市場包含了工業、樓宇、家居、農業、交通運輸和物流等領域。

百家爭鳴的室內定位應用市場

人們生活、工作的主要場所集中在室內，所以，未來的室內定位市場蘊含著巨大商機與無限可能。

就智能家居產業而言，雖然市場呈現“群雄割據”之勢，但各大巨頭已開始尋求產業級生態融合，在連接標準“大一統”的同時，定位技術也將逐漸統一，目前行業趨勢主要聚焦在UWB與BLE AOA兩大新生力量上。

一方面，UWB憑借其簡單的系統結構、高速的數據傳輸、厘米級的定位精度等特點，在小米“一指連”產品布局的助推下得到了業界的廣泛認可，但是其功耗大、成本高、覆蓋范圍小的問題依然存在。此外，國內UWB基站的架設已經影響到了5G基站的信號，造成了同頻、鄰頻等多種干擾，而且UWB基站在實際架設中，為了提高覆蓋范圍，存在超設計功率上限的情況，也會對5G信號產生影響。

另一方面，BLE AOA技術同樣可以實現厘米級的定位精度，在成本及功耗方面略占優勢。同時，藍牙的工作頻率是2．40GHz到2．41GHz頻段，利用最外側信道進行通信，可以避免與使用同一頻段的WiFi信號沖突，保障信號流暢。但是，藍牙技術本身穩定性差、易受噪聲信號干擾的缺點也在很大程度上限制了BLE AOA的規模化應用。

兩種技術均是功過參半、難分伯仲，但歸根究底，精準定位之于智能家居的重要意義毋庸置疑，相信在落地應用的淬煉中，技術也將持續創新升級。

就智慧養老產業而言，存在護理人員有限、無法實時看護等痛點，家屬也有隨時查看老人健康數據的需求，綜合考慮成本及實施難度等因素，WiFi定位在該領域應用廣泛。老人佩戴電子腕帶后系統能通過電子腕帶的信號覆蓋設備來采集數據和定位判斷，雖定位精度有限，但完全可以滿足老人防走失、跌到報警等場景。

就智慧醫療產業而言，定位技術主要應用于醫療設備管理及嬰兒防盜場景。首先，醫療設備管理系統對定位精度需求不高，主要采用WiFi定位、藍牙定位、RFID標簽定位等低成本技術來追蹤醫療設備，實現設備集中管理、調用；嬰兒防盜場景同樣采用電子腕帶／腳環的形式，可以實現實時監控。

我們可以看到，成本及精度是技術能否實現規模化產業落地的關鍵，隨著智能化應用場景日益豐富，用戶對室內定位的需求也在增加，精準定位已經迎來了發展黃金期。相信，在全產業鏈的共同努力下，低成本、高精度的定位技術將助力場景化智能下的精準控制。

參考資料：

1．《藍牙5．1AOA與UWB，哪種室內定位技術才是未來？》Challey，電子技術設計

2．《今天，小米在交互方式領域鬧了場“革命”！》物聯網智庫

3．《物聯網定位技術超全解析！定位正在從室外走向室內～》，物聯網智庫

4．《UWB室內定位技術與其他定位技術的比較》，物聯傳媒

責任編輯：xj