1、平台愿景与研究内容愿景1 “嘉庚宏网智能系统与物联网技术研究中心”为厦门大学嘉庚学院校级科研平台，专注于智能信息处理、物联网技术应用等相关领域的科研攻关、技术开发以及人才培养，愿景是成为国内该领域的知名科研开发与产业孵化团队。研究内容l 面向物流行业应用的高效物联网定位系统方案设计与开发，满足人员在岗定位、车辆跟踪定位等专用场景下的定位需求。l 特定行业的智能系统研究，对行业信息进行大数据分析和智能化处理，为满足相关产品孵化和技术开发进行必须的专家系统信息储备。平台建设目标平台建设目标2l 在企业的参与支持下，完成特定场景关键定位技术、特定行业智能系统研发。l 为参与平台项目的教师团队提供研究
2、方向牵引，提升教师团队的科研及技术开发能力，打造一支理论基础扎实、技术能力突出、作风优良能打硬仗的科研开发团队。l 以教师团队为核心组织学生参与到科研项目以及挑战杯、电子设计竞赛、创新创业项目等各类大学生竞赛中去，培养具有专业技术能力的创新型、应用型人才。室内定位技术3 我国计划在2030年前，建设“基准统一、覆盖无缝、安全可信、高效便捷的国家综合PNT体系”，包括北斗系统在内的高低轨天基无线电、地基无线电、重力匹配导航、磁力匹配导航以及天文导航，甚至量子导航系统。PNT（定位Positioning、导航Navigation、授时Timing)时空体系是在信息物理空间Cyber-Physica
3、l Space 中准确描述时间和空间的关键技术。美国洛马公司开发GPS-3系统。2020年前，发射35颗北斗卫星，北斗二代全球运营，北斗三代系统建设全面启动。5G移动通信网络全面建设与运营。新的区域位置编码体系：支持陆海空天、地下空间“区域”标示（包含室内定位）。以互联网+为代表的智能制造，物联网大数据为代表的智能服务，人工智能、智慧城市、无人机、车联网将进入应用爆发时代。Gartner 预测：2020年全球物联网设备280亿个，物联网市场规模1.9万亿美元。室内外定位技术是位置感知和计算服务最重要的底层支持技术。室内定位技术3Global Navigation Satellite Syste
4、m全球导航卫星系统l人、车、船、飞行器GIS地理信息系统l技术成熟、广泛应用l军用 1-10米，未来1-5 米l民用 10-40米，未来1-10米Google室内外定位应用l 人们80%-90%的时间在室内度过，大众 80%的信息与位置相关，消费者70%的移动电话和80%的数据连接源自室内l GNSS定位无法工作于室内环境l 目前的室内定位系统和服务尚未普及l 人们希望位置服务能够扩展到室内室内定位的商机无限室内室外室内定位技术3目前主要的室内定位技术定位技术定位技术通用定位方法通用定位方法定位精定位精准准覆盖范围覆盖范围优点优点缺点缺点视觉视觉图像处理、场景分析mmdm1m10m环境依赖性低
5、成本较高、稳定性较低红外线红外线图像处理、邻近探测cmm1m5m定位精度较高可视距传播、传输距离短、成本高、受光线干扰PolarSystPolarSystemsems直接测量mmmm2km10km定位精度较高造价昂贵超声波超声波多边定位cm2m10m精度高、结构简单多径效应、受环境温度影响、信号衰减明显Wi-FIWi-FI三角、指纹定位m20m50m成本低、精度较高受环境干扰、指纹采集工作量大RFIDRFID邻近探测、指纹定位dmm1m50m精度高、体积小、成本低距离短、无源标签无通信能力超宽带超宽带多边定位cmm1m50m穿透性强、精度高成本高惯性导航惯性导航航位推算1%10m100m不依赖
6、外部环境存在累积误差地磁地位地磁地位指纹定位1m5m1m30m不依赖额外设备、成本低需要前期采集，稳定性差ZigBeeZigBee邻近探测、多边定位dmm1m50m成本低、功耗低稳定性差、受环境干扰BluetoothBluetooth邻近探测、质心法、多边定位2m10m 1m20m功耗低、设备体积小、易部署传输距离短、信号稳定性差蜂窝网络蜂窝网络邻近探测、OTDOAmkm覆盖范围广，不需要额外设备定位效果依赖基站密度伪卫星伪卫星载波相位测距cm10m1km 精度高、覆盖范围广成本高基于TOA的定位原理基于TDOA的定位原理基于AOA的定位原理基于指纹特征定位原理室内定位技术1室内环境复杂23缺
7、乏统一规范 精度与成本难以兼顾室内环境布局复杂多变，障碍物很多，包括设备、物品、房间和行人等。同时，室内环境干扰源多，电磁辐射、灯光、温度、声音等干扰源都会对定位造成一定影响。对环境的依赖性强，对室内环境有先验了解，应用中可能得不到环境信息，或者定位信标、基站受干扰、被破坏，如地震、火灾现场。室内定位技术标准不统一，室内定位技术众多，各种技术都有自己的局限性，彼此间又在一定程度上存在互相竞争。市场相对混乱，极大地影响了室内定位行业的发展。各种室内定位技术和项目分散、碎片化，低成本广域网络薄弱，没有形成云端大数据。目前的高精度室内定位技术均需要比较昂贵的额外辅助设备或前期大量的人工处理，这些都大
8、大制约了技术的推广普及。低成本的定位技术则在定位精度上需要提高。在提供高精度定位的基础上降低成本也是室内定位的一个方向。3室内定位痛点室内定位技术NB-IoTBLE/WIFI/IMU技术融合3l 随着室内定位技术的不断发展，面对复杂环境，多种技术融合，实现优势互补，高精度、低成本、兼容性好、普适的室内定位是发展趋势。l NB-IoT、机器视觉、5G通信等技术将为室内定位技术提供更多的技术途径。技术融合是未来大趋势室内定位技术3定位云平台学习与训练指纹数据库复合引擎机器学习/深度学习实时定位计算生成定位模型定位结果发送到APPRSSI+SNR+位置信息低功耗、低成本、广覆盖的定位架构带有GPS/
9、BD的采集器将信标的信号RSSI、SNR及位置数据，通过NB-IoT网络发送到定位云平台，存储到指纹数据库及算法库。位置信息采集器/定位信标NB-IoT基站定位终端将环境信标信号通过无线网络发送到定位云平台，发起定位请求，云平台实时解算结果，辅以MEMS惯导校正，得到精确定位信息。RSSI+SNR定位终端定位算法库估算与融合室内定位技术3WiFi信号多载波特性（OFDM）Bluetooth5.0MEMS-IMU惯性导航更精准定位智能终端技术几何定位群智感知指纹特征定位l利用待定位终端到三个不同信标的距离或角度来估算位置；l事先需要知道信标的具体位置；l一般有RSSI、AOA、TDOA等方法；l
10、需设计信号传输衰减模型，解算位置，存在路径损耗、多径效应等因素；l定位精度较低。l利用待定位终端的信号特征与指纹数据库的匹配来定位；l一般使用RSSI作为信号指纹特征，预先采集充足的指纹信息以及对应的GPS信息；l通过大数据学习、深度学习和训练，建立定位模型；l定位精度较高。l利用MEMS-IMU惯导模组（加速度计磁力计和陀螺仪）来测量终端载体本身的加速度和角速度，经解算得到载体的导航参数，从而达到对载体导航定位的目的。l定位精度高。室内定位技术3lBLE、WiFi等信号指纹库存在时变性，需要及时地更新从而保证定位精度。l传统方法：监督学习，耗费大量时间、人力、物力l群智感知：通过智能终端自然
11、状态下室内活动进行指纹采集，类众包模式实现低成本指纹库采集、更新群智感知智能指纹采集群智感知指纹库构建群智感知系统框架室内定位技术3位置服务云平台逻辑结构图云系统服务器集成架构基础软件系统环境架构室内定位技术3设备部署和巡检管理DemoAPP直接体验定位引擎SDK位置大数据SDK电子围栏SDK开发文档技术社区室内定位应用开发平台项目研究成果4技术路线图室内空间待测物体检测系统整体框架前期研究成果：系统架构项目研究成果4锚节点数量与定位误差关系MDS-MAP定位算法提出的算法定位精度LANDMARC、VIRE、BVIRE算法误差比较误差分布图门限值对定位误差的影响前期研究成果：精准定位算法未来研究方向51无缝架构23智能地图群智感知构建一个基于云网络，高精度、低成本、广覆盖、易部署、普适无缝定位体系架构；大数据条件下多元融合信息智能感知定位模型与基于粗糙集分类深度学习优化技术；复杂时空环境下基于MEMS-IMU惯导技术稳定跟踪定位算法技术基于有限元室内空间环境三维建模和复杂电磁环境下确定性模型建模及智能地图匹配技术；4惯导校准
