更精準(zhǔn)的定位,，實現(xiàn)更創(chuàng)新的應(yīng)用

作者：邵樂峰

2013年3月，蘋果(Apple)公司斥資2000萬美元收購了室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)公司W(wǎng)iFiSLAM,。如果你認(rèn)為這只不過是蘋果一次普通的收購行為而已,，那就大錯特錯了。因為9個月后,，蘋果又宣布在其全美254家零售店全面啟動基于藍(lán)牙低功耗技術(shù)的iBeacons室內(nèi)定位方案,，這意味著所有到店訪客將根據(jù)其地理位置實時獲得商品信息推送、檢測升級資格,、自助結(jié)賬等服務(wù),，實現(xiàn)店內(nèi)導(dǎo)購目的。

了解一個人在哪里很重要,。如果知道一個人的位置,，就能更好地為他或和他一起做些事情，這就是基于位置服務(wù)(LBS)的基本概念,。其實不止是蘋果,，谷歌、微軟,、百度最近都加大了對各自地圖室內(nèi)定位功能的支持與拓展,。人們甚至開始驚呼，室內(nèi)定位導(dǎo)航由此開始進(jìn)入群雄混戰(zhàn)的“戰(zhàn)國時代”,。為什么移動領(lǐng)域開始對室內(nèi)定位技術(shù)產(chǎn)生濃厚興趣,？它興起的原因又是什么,？

室內(nèi)定位怎么就火了起來？

在精準(zhǔn)LBS技術(shù)帶來的創(chuàng)新應(yīng)用方面,，有兩個案例其實很值得一提：一是“移動地理圍欄”(mobile geofencing),，二是最近由360公司發(fā)布的采用智能定位(Smart Positioning)技術(shù)的首款可穿戴產(chǎn)品“360兒童衛(wèi)士”。精準(zhǔn)定位技術(shù)與創(chuàng)新型應(yīng)用未來應(yīng)該怎樣進(jìn)行有效整合,，才能最大程度提升用戶體驗與黏性,，正成為業(yè)界重點思考與討論的話題。

“這兩個案例確實是圍繞智能定位技術(shù)做出的非常有趣且有用的應(yīng)用,?！眱?yōu)科無線(Ruckus Wireless)定位服務(wù)產(chǎn)品營銷總監(jiān)袁佳良稱，當(dāng)前,，該技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵在于企業(yè)和品牌公司必須設(shè)計出符合消費者需求的個性化應(yīng)用/產(chǎn)品,。用戶群越大，智能定位技術(shù)越有用,，越能形成規(guī)模經(jīng)濟(jì),，自然越能獲得更好的投資回報和品牌價值。

CSR公司定位產(chǎn)品線總監(jiān)Dave Huntingford則表示,，人們有70%的時間待在室內(nèi),，典型的GNSS在此情況下無法提供服務(wù)。因此,，精準(zhǔn)的室內(nèi)定位技術(shù)將是向室內(nèi)用戶提供有用的,、有針對性市場與服務(wù)內(nèi)容的關(guān)鍵，是一個需要填補(bǔ)的技術(shù)缺口,。定位精度越高,，服務(wù)就越有效用。例如它可用于社交網(wǎng)站,，幫助用戶尋找擁有相同愛好的人,；或是引導(dǎo)用戶在商場中找到所需產(chǎn)品。關(guān)鍵是要提供有效的針對性內(nèi)容,，而不是提供毫不相干的推銷信息,，從而給消費者制造垃圾郵件。

“定位技術(shù)與其實現(xiàn)的應(yīng)用之間,，絕對存在著協(xié)同效應(yīng),。”高通創(chuàng)銳訊(Qualcomm Atheros)產(chǎn)品管理高級總監(jiān)Leslie Presutti說,，“但你得知道，并不是所有應(yīng)用都要求5米的精度,，部分應(yīng)用可能需要優(yōu)化,，以提供長時間的電池續(xù)航能力，其它應(yīng)用則可能具有非常高的時效性需求。一旦開發(fā)者確定應(yīng)用的使用場景,，他們可以利用高通IZat技術(shù)平臺,，成功實現(xiàn)這些應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

她認(rèn)為,，推動室內(nèi)定位技術(shù)興起的最重要因素來自于擅長使用智能手機(jī)的消費者。因為更多的移動定位服務(wù),，例如各種本地搜索,、購物、社交及導(dǎo)航應(yīng)用,，會讓他們的生活更輕松,、更方便，而這些移動定位體驗要能夠用于室內(nèi)外各種環(huán)境,。

除了增強(qiáng)消費者的移動生活方式外,，移動定位應(yīng)用的日益普及也帶來了許多新的商業(yè)機(jī)會。機(jī)場,、購物中心,、會議中心、美術(shù)館等公共場所都希望能夠更加高效地服務(wù)客戶,，并與客戶互動,，特別是花費了大量時間和資金的室內(nèi)環(huán)境。幫助客戶找到相關(guān)的人,、物和地點,，促進(jìn)社交網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，簡化客戶的生活,。在這些場所提供更優(yōu)異的體驗,，可望提高客戶忠誠度、業(yè)務(wù)盈利能力及運營效率,。但博通(Broadcom)移動與無線集團(tuán)產(chǎn)品市場總監(jiān)Mohamed Awad也提醒業(yè)界說,，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和室內(nèi)位置地圖(mapped indoor locations)的缺失，將成為阻礙室內(nèi)定位技術(shù)大規(guī)模普及的主因,。

讓我們把視線聚焦到一個非常引人矚目的行業(yè)—零售業(yè),，它當(dāng)前正在經(jīng)歷的劇烈變革，也許能幫我們更清楚的看到智能,、精準(zhǔn)定位技術(shù)所具備的發(fā)展?jié)摿?。從以連鎖經(jīng)濟(jì)為代表的傳統(tǒng)實體零售，到以電商為代表的虛擬零售,，再到當(dāng)前虛實結(jié)合的線上線下(O2O)模式,，全球零售業(yè)正向著更加智能,、互聯(lián)、融合的方向演進(jìn),。當(dāng)前零售店具備的“展示,、體驗、廣告,、銷售”模式,，正快速向支持“數(shù)據(jù)收集與分析、社交與社區(qū)互動,、智能支付,、售后服務(wù)”，同時整合在線平臺+線下店面用戶體驗功能的未來零售業(yè)發(fā)展,。

袁佳良表示,，零售企業(yè)若想優(yōu)化實體店體驗，就需要與線上業(yè)務(wù)擁有相同的數(shù)據(jù)：客戶數(shù)量,、停留時間,、對話、交易及其他行為數(shù)據(jù),，從而幫助營銷人員更好地理解并與客戶互動,。另一方面，數(shù)字,、社交和移動平臺上傳播,、廣告和客戶參與項目越來越多，隨著移動設(shè)備的激增,，該領(lǐng)域的市場營銷與廣告投入對更具創(chuàng)新性,、創(chuàng)造性的相關(guān)解決方案有著強(qiáng)烈的需求，室內(nèi)定位技術(shù)將幫助他們在這一領(lǐng)域不斷創(chuàng)新,。

而在和芯星通市場部導(dǎo)航產(chǎn)品線產(chǎn)品經(jīng)理高靜波看來,，要實現(xiàn)精確室內(nèi)定位的廣泛應(yīng)用，需要建立完備的基礎(chǔ)設(shè)備或網(wǎng)絡(luò),，無論是藍(lán)牙,、Wi-Fi都需要布設(shè)足夠數(shù)量的設(shè)備提供定位源。目前室內(nèi)定位已經(jīng)在部分試點實現(xiàn),，例如北京首都國際機(jī)場,、上海浦東和虹橋機(jī)場，但遠(yuǎn)未到普及的程度,，基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的建立是最大前提,，也是需要克服的主要困難。

室內(nèi)定位的“戰(zhàn)國時代”

不同于傳統(tǒng)室外依靠GPS,、GNSS,、北斗等衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行定位,，更精準(zhǔn)的室內(nèi)定位可從多種技術(shù)中收集實時信息,，包括衛(wèi)星系統(tǒng),、多種射頻系統(tǒng)(蜂窩、Wi-Fi,、藍(lán)牙),、多種MEMS傳感器(加速計、陀螺儀和指南針)等,。

以蘋果的WifiSLAM和iBeacons為例,，前者利用智能手機(jī)中的多種傳感設(shè)備進(jìn)行定位，包括Wi-Fi天線,、GPS,、陀螺儀、加速計和磁力計,，并且通過機(jī)器學(xué)習(xí)和模式識別等算法將這些數(shù)據(jù)繪制這一張準(zhǔn)確的室內(nèi)陸圖,；iBeacons則是與iOS7一同推出的一項功能，基于藍(lán)牙4.0 LE協(xié)議,，室內(nèi)定位精度以厘米級計算,。據(jù)稱在紐約第五大道的Apple零售店中就部署了20個iBeacons基地臺，其中不少基地臺還是直接用iPhone或iPad來充當(dāng),。

Apple也同時考慮到了人們對隱私安全的重視,。使用者在升級app之后，可以選擇是否接收來自iBeacons的推送,。此外,，iBeacons基地臺不儲存用戶的位置信息，但它會記住消費者之前是否有來過,，并更新到商家的客戶關(guān)系數(shù)據(jù)庫(CRM)里,，商家可以將這個記錄與消費者的消費記錄結(jié)合起來。

就在蘋果宣布啟動iBeacons技術(shù)后不久,，高通也緊隨其后發(fā)布了名為Gimbal的基于相鄰技術(shù)的解決方案,。作為高通情景感知平臺主打產(chǎn)品，Gimbal采用Bluetooth Smart藍(lán)牙定位技術(shù)(精確度可達(dá)1英尺,，約合30.5厘米),，能夠讓商家綜合考慮顧客的位置、活動,、時間,、興趣等信息構(gòu)建營銷系統(tǒng)，比如查看顧客入店軌跡,、推送促銷活動,、折扣等,。

為此，高通還專門為開發(fā)者提供SDK和管理平臺,，方便他們利用這款芯片開發(fā)短距追蹤應(yīng)用程序,。Gimbal傳感器目前有兩種規(guī)格，分別是28 x 40 x 5.6 mm的10系列,，以及95 x 102 x 24mm的20系列,。值得一提的是，高通把兩款芯片的價格分別壓縮到了5美元以及10美元,，同時10系列的電池壽命長達(dá)數(shù)月到一年,，20系列電池壽命更是長達(dá)1-3年。

除Gimbal外,，高通精確室內(nèi)定位技術(shù)還包括基于Wi-Fi的IZat方案,，可在室內(nèi)提供3-5米的精確定位；利用全套GNSS衛(wèi)星(包括GPS,、GNSS及北斗衛(wèi)星)導(dǎo)航方案,，便于由室外轉(zhuǎn)換到室內(nèi)；以及在有人進(jìn)入建筑物,、但還沒有建立Wi-Fi連接時,，使用傳感器協(xié)助定位等。

CSR的應(yīng)對之道則是一款融合多種技術(shù)的自學(xué)式平臺SiRFusion,，目前包括GNSS,、MEMS、BT Smart,、Wi-Fi技術(shù)以及基于云的后端服務(wù)器,。Dave Huntingford說，SiRFusion的一大優(yōu)勢在于其全面的信息來源,，且無需另外安裝新架構(gòu),，方便用戶更加快速地在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)精準(zhǔn)定位。為了顯示SiRFusion室內(nèi)導(dǎo)航的強(qiáng)大能力,，CSR攜手ST在含有SiRFstarV和ST MEMS傳感器的移動電話中裝載了Whatamap.com和VisioGlobe提供的室內(nèi)應(yīng)用,，這些應(yīng)用能夠使用來自Navteq和Micello的高質(zhì)量室內(nèi)陸圖顯示室內(nèi)的位置、搜索和行走方向,。

“用戶在一個物理場所輕松導(dǎo)航是一回事,，企業(yè)/場地所有者能否對其行為實現(xiàn)全面可視化又是另外一回事?！痹蚜颊J(rèn)為,，Ruckus的優(yōu)勢在于它提供了一套基于網(wǎng)絡(luò)的解決方案，可幫助企業(yè)、零售店及場地所有者收集,、處理并分析移動數(shù)據(jù),，并同時創(chuàng)造非常有意義的應(yīng)用(不只是導(dǎo)航應(yīng)用)，與客戶進(jìn)行互動,。

Ruckus的解決方案主打“簡潔”牌——只要當(dāng)個人所攜帶的移動設(shè)備/智能手機(jī)處于開啟狀態(tài)并且Wi-Fi被激活時,，服務(wù)商就能借助Ruckus提供的智能定位算法檢測到獨立的個人，并確定其位置,。它是根據(jù)用戶移動設(shè)備發(fā)出的射頻信號對用戶位置進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測,，盡管這些射頻信號經(jīng)常波動，但智能算法可以根據(jù)概率進(jìn)行準(zhǔn)確評估,。

盡管當(dāng)前仍以提供兼容北斗的GNSS產(chǎn)品為核心業(yè)務(wù)，但據(jù)高靜波透露,，為了提升用戶在定位連續(xù)性和精確性上的體驗,，和芯星通將很快推出MEMS傳感器與GNSS組合導(dǎo)航產(chǎn)品，即利用IMU(六軸慣性器件,，集成加速度計和陀螺)與衛(wèi)星信號進(jìn)行組合導(dǎo)航定位,。該方案的優(yōu)點在于不需要額外的定位網(wǎng)絡(luò)，依靠慣性器件對衛(wèi)星信號無法覆蓋區(qū)域的定位進(jìn)行補(bǔ)充,，能夠在地下車庫,、隧道等室內(nèi)保持連續(xù)、精準(zhǔn)定位,，非常適用于車載用戶,。隨著慣性器件的集成度越來越高、價格越來越低,，有望實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

作為一家以“連接一切”為使命的公司,，博通對室內(nèi)定位市場自然有著本能的重視,。其重要的舉措包括：通過對接入點、路由器,、移動芯片組和軟件的加強(qiáng),，加速驅(qū)動零售和企業(yè)級WLAN網(wǎng)絡(luò)從802.11n向802.11ac過渡，從而提高定位精度和可靠性,；強(qiáng)化GNSS,、觸控、傳感器與Wi-Fi/BT/NFC技術(shù)的集成以實現(xiàn)真實準(zhǔn)確的情景感知,。

“情景感知將讓生活變得更簡單,、更方便?！盡ohamed Awad說,，如果手機(jī)知道你在哪里,，移動速度有多快，所處位置的海拔有多高,，它就可以更準(zhǔn)確地監(jiān)控用戶的健康,、位置信息，從而為消費者在公共場所帶來一種全新的,、定制化的用戶體驗,，例如發(fā)現(xiàn)新的商店、規(guī)劃商場,、博物館,、醫(yī)院線路、推送店鋪打折信息,、聯(lián)絡(luò)朋友等,。

室內(nèi)定位，精度不是唯一考慮因素

GNSS,、Wi-Fi與 BT Smart等定位技術(shù)因其成熟性,、廣泛性部署以及全球性覆蓋等特點，展現(xiàn)出很好的發(fā)展前景,。而MEMS則高度適用于手機(jī)及平板應(yīng)用,，且支持步行者航位推算(PDR，一種推算步行者行走軌跡的方法),。而在袁佳良看來,，選擇部署某種室內(nèi)定位技術(shù)，精度并不是考慮的唯一因素,，還必須綜合考慮硬件設(shè)施成本,、易用性、技術(shù)成熟度等多重因素,，尤其是成本與維護(hù),。

高通認(rèn)為，基于Wi-Fi的定位技術(shù)是最經(jīng)濟(jì)的解決方案,，可以實現(xiàn)最快的產(chǎn)品開發(fā)周期,。由于Wi-Fi廣泛部署于公共場所，在智能手機(jī)中非常普遍,，因此基于Wi-Fi的定位不會給場所及手機(jī)制造商帶來太多的成本,。此外，消費者已經(jīng)熟悉Wi-Fi,，因此學(xué)習(xí)曲線不會阻礙采用進(jìn)程,。另一方面，對于希望提供更多基于相鄰技術(shù)服務(wù)的場所，藍(lán)牙LE信標(biāo)(Bluetooth LE beacons)適合作為基于Wi-Fi的室內(nèi)定位技術(shù)的補(bǔ)充或替代方案,。藍(lán)牙也是消費者熟悉且普遍部署的手機(jī)技術(shù),，對手機(jī)OEM來說非常經(jīng)濟(jì)。

博通同樣更傾向于采用WLAN接入的布局,，理由同上,，“屬于已經(jīng)被廣泛使用，并可充分利用現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)的成熟技術(shù),?！倍渌麄溥x技術(shù)，由于各自擁有不同標(biāo)準(zhǔn),，往往導(dǎo)致接入點需要進(jìn)行升級換代才能支持室內(nèi)定位需求,。

北斗商用，SoC中支持multi-GNSS已成趨勢

為了展示各自在手持系統(tǒng)上更精確定位的實力,，以高通和博通為代表的芯片巨頭在北斗系統(tǒng)上又展開了激烈的競賽,。高通最近在移動芯片組中新增對北斗導(dǎo)航支持的消息引起了業(yè)界極大的興趣。據(jù)稱,，備配高通驍龍(Snapdragon)800移動處理器(MSM8974)的三星GALAXY Note 3(WCDMA 3G公開版SM-N9006及TD-LTE 4G版本SM-N9008V)，將是第一款采用該產(chǎn)品的集成三頻定位平臺,。

“為了提升在中國及其他地區(qū)的導(dǎo)航精確度,，尤其是在那些城市中受到建筑物和其它障礙物干擾導(dǎo)航性能的地方，增加北斗的支持非常重要,?！盡ohamed Awad說。新的GNSS芯片BCM47531被認(rèn)為是博通反擊高通的利器之一,，它可從五個衛(wèi)星同時定位數(shù)據(jù),，除了支持GPS、GLONASS,、QZSS和SBAS(星基增強(qiáng)系統(tǒng))信號外,，博通還為中國的北斗星座集成了額外的頻率支持和數(shù)字處理能力。據(jù)Awad介紹,，借助獨特的三波段調(diào)諧電路,，BCM47531可讓商業(yè)GNSS市場用戶獲取天上88顆衛(wèi)星的信息，并同時接收所有三個導(dǎo)航波段的信息：GPS(包含QZSS和SBAS),、GLONASS和北斗星,，同時無需在各波段之間進(jìn)行重新配置和跳躍。

博通希望憑借自己獨特的混合定位技術(shù)(Hybrid Universal Location Application, HULA)將自己與競爭對手區(qū)別開來,。該技術(shù)在室外使用GPS/GNSS,，當(dāng)進(jìn)入GNSS信號覆蓋不好的室內(nèi)環(huán)境時，則自動切換至WLAN或MEMS傳感器(速度計、陀螺儀,、磁力計和高度計),。它能夠?qū)⒍ㄎ徽`差縮減至2-5米范圍，從而大幅降低在城市中因GPS“位置跳躍(position jumps)”所帶來的糟糕體驗,。目前,，博通在所有面向智能手機(jī)、平板,、PC和便攜式導(dǎo)航產(chǎn)品的芯片中均提供了該技術(shù),。

在SoC中支持多重衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(multi-GNSS)最為突出的優(yōu)勢是定位有效性、可靠性的提升,。高靜波認(rèn)為,，在樓宇遮擋嚴(yán)重的區(qū)域僅靠單獨GPS可能無法定位，而北斗,、GPS組合后衛(wèi)星數(shù)量多出了一倍,，定位成功率將明顯提高。在因遮擋導(dǎo)致定位精度下降的場景中,，多系統(tǒng)亦能改善定位精度,，華陽的車載終端應(yīng)用演示直觀地證明了這一點。當(dāng)然,，從硬件成本來看,，多系統(tǒng)可能會比單系統(tǒng)增加一定成本，但通過巧妙的算法設(shè)計可以將其控制在微小范圍內(nèi),，且隨著芯片工藝的發(fā)展,，成本不會成為障礙。

和芯星通目前高精度GNSS產(chǎn)品的定位精度可以達(dá)到1-2cm,，后處理定位精度可達(dá)2mm左右,。這一成果得益于其自主研發(fā)的多系統(tǒng)多頻點RTK算法，利用北斗,、GPS,、GLONASS觀測值，建立完善的電離層,、對流層,、多徑等誤差模型，可在長基線上實現(xiàn)厘米級定位,；在中基線上,，定位設(shè)備可在冷啟40秒、熱啟25秒,、重捕10秒內(nèi)完成RTK初始化,、獲得厘米級定位結(jié)果,。

“支持multi-GNSS的優(yōu)勢主要在于定位精度及定位覆蓋范圍，而難點則是需要在功耗及所需衛(wèi)星數(shù)量與定位精度及覆蓋范圍之間實現(xiàn)最佳平衡,?！?這是Dave Huntingford給出的觀點。他同時指出,，實現(xiàn)室內(nèi)和室外定位轉(zhuǎn)換非常具有技術(shù)挑戰(zhàn)性,。室外GNSS可能不夠精準(zhǔn)，無法正確定位某個建筑的入口,，且還必須確保GNSS與Wi-Fi或其他基于信號的系統(tǒng)之間實現(xiàn)流暢,、精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換。

室內(nèi)室外定位轉(zhuǎn)換面臨的另一挑戰(zhàn)則是室內(nèi)陸圖的可獲得性和標(biāo)準(zhǔn),，包括樓層選擇API,。因此，CSR正在不斷集中開發(fā)相關(guān)技術(shù)以提升多路徑效應(yīng),，從而提供最佳的定位性能并實現(xiàn)對跟蹤系統(tǒng)資源的動態(tài)控制,，以均衡功耗與定位精度。此外,，盡管不是所有的設(shè)備都配備MEMS,，但Huntingford強(qiáng)調(diào)稱，在GNSS定位中使用MEMS將有助于大幅提升許多應(yīng)用案例中的定位精度,。