隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,人們的生活正在發(fā)生巨大改變,人們對(duì)基于位置服務(wù)的需求越來越迫切,尤其是室內(nèi)位置服務(wù)。

室外定位系統(tǒng)中BDS系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)等受室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境條件限制精度大幅下降甚至失效,難以在室內(nèi)定位中發(fā)揮作用,而室內(nèi)二維定位技術(shù)缺乏高程信息,也難以滿足人們對(duì)室內(nèi)位置服務(wù)的需求。

三維定位技術(shù)普遍存在精度高時(shí)硬件成本也相對(duì)較高而難以大范圍推廣，硬件成本較低時(shí)定位的精度大幅下降而難以滿足位置服務(wù)需求的難題,因此研究高精度、低成本的室內(nèi)三維定位技術(shù)具有重要的意義。

傳統(tǒng)二維平面定位，主要是通過室外GPS信號(hào)、室內(nèi)基站錨點(diǎn)來獲得目標(biāo)的X,Y經(jīng)緯度數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)定位。而想要進(jìn)行三維定位，必須獲得垂直Z軸坐標(biāo)。

在不同樓層中，可以通過每層部署帶有樓層信息編號(hào)的藍(lán)牙信標(biāo)作分層定位；在同一樓層里，通過在天花板和地板各安裝一臺(tái)UWB基站，它們和定位標(biāo)簽分別做垂直的TOF測(cè)距，得出定位標(biāo)簽的垂直定位信息，再傳輸至服務(wù)器進(jìn)行可視化解算。

（UWB三維定位示意圖）

藍(lán)牙信標(biāo)負(fù)責(zé)分辨在哪一層樓，UWB基站負(fù)責(zé)分辨在這一層樓哪個(gè)位置，這種方案在實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)如下不少問題：1. 基站部署數(shù)量大幅度增加，成本高昂；
2. 垂直測(cè)距受環(huán)境限制很大，難以找到一高一低無遮擋的地方，容易出現(xiàn)定位死角；
3. UWB基站部署難度大，在消防救援、工廠臨時(shí)高空作業(yè)等場(chǎng)景，沒辦法及時(shí)部署基站；
4. 高程定位不精準(zhǔn)，實(shí)用性不足。

為了保障廠區(qū)登高作業(yè)工人生命安全，深圳華安聯(lián)大創(chuàng)新科技有限公司，在以氣壓測(cè)量集成傳感器研制高度計(jì)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)一款高度與北斗RTK、藍(lán)牙、UWB相結(jié)合的定位卡,以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

其技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理是利用氣壓傳感器來解算相應(yīng)的高度信息,配合上其他定位模塊傳輸?shù)慕?jīng)緯度信息實(shí)現(xiàn)完整的三維定位結(jié)果。

利用氣壓計(jì)實(shí)現(xiàn)高程定位是一種常見的方法，被廣泛應(yīng)用于航空、氣象和戶外探險(xiǎn)等領(lǐng)域。

氣壓計(jì)通過測(cè)量大氣壓力的變化來確定高度的變化。當(dāng)在不同的高度上移動(dòng)時(shí)，氣壓會(huì)發(fā)生變化，利用這種變化可以推斷出物體的垂直位置。

要實(shí)現(xiàn)氣壓計(jì)的三維定位，需要進(jìn)行以下步驟：

校準(zhǔn)：在開始定位之前，需要先對(duì)氣壓計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)過程包括獲取當(dāng)前的海拔高度和大氣壓力，并將其作為基準(zhǔn)值。

測(cè)量：氣壓計(jì)會(huì)不斷測(cè)量當(dāng)前的氣壓值，并與校準(zhǔn)時(shí)獲取的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。

高度計(jì)算：通過比較當(dāng)前測(cè)得的氣壓值和基準(zhǔn)值，可以計(jì)算出當(dāng)前的高度差。利用這個(gè)高度差，可以確定物體相對(duì)于基準(zhǔn)位置的垂直位置。

位置估計(jì)：結(jié)合其他傳感器（如加速度計(jì)、陀螺儀等），可以將高度差轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)物體的三維定位。

需要注意的是，氣壓計(jì)在室內(nèi)環(huán)境中的定位精度可能受到建筑物結(jié)構(gòu)、溫度變化等因素的影響。

為此，我們?cè)谛枰ㄎ坏臉菍右粯堑牡胤?，放一張星?定位胸牌作為氣壓基準(zhǔn)點(diǎn)，其他胸牌與之進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，爾后得出精度優(yōu)于1米的垂直坐標(biāo)。

在后臺(tái)可視化展示方面，我們做了算法處理，當(dāng)定位卡氣壓產(chǎn)生變化時(shí)，我們?cè)谡故竞笈_(tái)還能看到這個(gè)人在爬樓梯，這種可視化高程定位技術(shù)，在大型商超、消費(fèi)救援、電廠爬高維修等許多領(lǐng)域中都具有重要的應(yīng)用意義。

通過準(zhǔn)確確定垂直高程信息，可以幫助進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃、自然災(zāi)害管理等工作，確保安全、高效和可持續(xù)的發(fā)展。

審核編輯 黃宇