一、室内定位的定义
室内定位是指在室内环境（如商场、办公楼、仓库、医院等）中，通过特定技术手段确定人或物体（如手机、资产标签、机器人等）的三维位置（或二维平面位置+高度）的技术。其核心目标是解决卫星定位技术在室内场景下失效或精度不足的问题，满足室内外无缝导航、人员管理、资产追踪等需求。
二、室内定位与卫星定位的核心区别
卫星定位（如GPS、北斗）与室内定位在技术原理、适用场景、精度等方面存在显著差异，主要体现在以下维度：
| 对比维度 | 卫星定位 | 室内定位 |
|---|---|---|
| 信号依赖 | 依赖卫星发射的无线电信号（如GPS的L波段信号）。 | 依赖室内环境中的其他信号（如Wi-Fi、蓝牙、超宽带UWB、蜂窝基站信号等），或主动发射的定位信号（如UWB信标）。 |
| 定位原理 | 基于“三角定位”：通过多颗卫星信号的时间差（伪距）计算与卫星的距离，结合卫星轨道参数解算位置。 | 基于“近场信号特征”：利用信号强度（RSSI）、时间差（TOA/TDOA）、角度（AOA）或多径效应等特征，结合室内地图或已知信标位置解算位置。 |
| 信号覆盖能力 | 室外开阔环境下可全球覆盖，但室内因建筑遮挡（墙壁、天花板）导致卫星信号衰减或丢失，无法稳定接收。 | 专为室内设计，通过部署室内基础设施（如Wi-Fi路由器、蓝牙信标、UWB基站）或利用移动网络（如5G），实现室内全覆盖。 |
| 定位精度 | 典型精度：米级（无差分修正）至亚米级（差分GPS）。 | 精度范围广： - 蓝牙AOA：1~3米； - Wi-Fi指纹：2~10米； - UWB（超宽带）：10cm~1米； - 视觉SLAM：厘米级（需视觉特征）。 |
| 环境适应性 | 受天气（如电离层扰动）影响小，但受遮挡（如室内、隧道）影响大。 | 受室内障碍物（墙壁、家具）、信号干扰（如Wi-Fi同频设备）、多径效应（反射信号）影响显著，需动态校准。 |
| 定位延迟与功耗 | 卫星信号需穿透大气层，接收机需持续搜索卫星，首次定位时间（TTFF）较长（数秒至数十秒）；功耗较高（需持续接收卫星信号）。 | 部分技术（如蓝牙、Wi-Fi）支持低功耗模式（BLE信标），首次定位时间短（毫秒级）；UWB因高带宽需更高功耗，但可通过休眠策略优化。 |
| 应用场景 | 室外导航（车辆、船舶、飞机）、大地测量、军事定位等。 | 室内导航（商场、机场）、人员/资产追踪（仓库、医院）、AR/VR定位、机器人自主导航等。 |
三、卫星定位在室内的局限性
卫星定位无法在室内有效工作的根本原因是信号穿透能力弱：
- 卫星信号（如GPS的L1频段，频率约1575MHz）属于高频无线电波，穿透建筑墙体、玻璃等障碍物时能量衰减严重（自由空间路径损耗随频率平方增加），导致室内接收机难以接收到足够数量（至少4颗）的卫星信号。
- 即使能接收到少量卫星信号（如靠近窗户），信号强度和质量也会大幅下降，伪距测量误差急剧增大（可能超过100米），无法满足定位需求。
四、室内定位的典型技术
为弥补卫星定位的不足，室内定位技术主要依赖以下几类方案：
1. 无线局域网（Wi-Fi）定位
- 原理：利用手机或标签接收周围Wi-Fi路由器的信号强度（RSSI），结合预先构建的“指纹地图”（记录每个位置的RSSI特征）匹配位置；或通过多个路由器的信号到达时间差（TDOA）计算距离。
- 特点：无需额外硬件（利用现有Wi-Fi设施），成本低；精度2~10米（取决于指纹库密度）。
2. 蓝牙（Bluetooth）定位
- AOA/AOD（到达角/出发角）：通过蓝牙信标发射信号，接收机测量信号到达角度（需阵列天线），结合三角定位计算位置；精度1~3米。
- Beacon广播：手机接收蓝牙信标的信号强度（RSSI），结合指纹匹配定位；成本低，适合商场、展厅等场景。
3. 超宽带（UWB）定位
- 原理：发射纳秒级宽带的脉冲信号，通过测量信号到达时间差（TOF）计算距离；结合TDOA或多基站三角定位。
- 特点：抗多径干扰能力强，精度可达10cm~1米；需部署专用UWB基站（成本较高），适合工业仓储、精密制造等对精度要求高的场景。
4. 蜂窝网络定位（5G/4G）
- 原理：利用基站信号的时间差（TOA）或多基站三角定位，结合5G的高带宽特性提升精度。
- 特点：无需额外硬件（依赖手机），精度5~50米（5G可提升至亚米级）；适合城市室内外无缝定位。
5. 视觉/激光定位（SLAM）
- 原理：通过摄像头或激光雷达扫描室内环境特征（如墙面、标识），结合SLAM（同步定位与地图构建）算法实时计算位置。
- 特点：精度高（厘米级），但依赖视觉环境（黑暗或无特征场景失效），需本地计算资源。
五、总结
卫星定位是室外导航的基石，但受限于信号穿透能力，无法在室内有效工作；室内定位通过无线信号、传感器或视觉技术弥补了这一空白，满足室内高精度定位需求。两者形成互补，共同构建“室内外无缝定位”的服务体系，广泛应用于智能交通、智慧城市、物联网等领域。
