“整整20分鐘了，車還是沒有找到。”老王的車并沒丟，只是停在商場地下停車場里忘記了位置，兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)沒有頭緒。

想必大家都有在地下停車場找車的經(jīng)歷，有些人在停車前甚至?xí)匾饬粜淖约和＼嚨膮^(qū)域，不放心的還會在車前拍張照片，害怕萬一迷路還能“按圖索驥”，但最后回家前的“找車游戲”還是難以避免。此時(shí)，那些號稱能夠精準(zhǔn)定位的導(dǎo)航軟件們也集體失靈，軟件界面右上角“信號弱”的紅色警示只能增加你的煩悶和無力感。

在戶外，衛(wèi)星定位導(dǎo)航軟件可以非常輕松的定位和尋找方向，然而到了室內(nèi)，隨著導(dǎo)航信號的衰減，我們常用的那些導(dǎo)航軟件就開始“抓瞎”。為了解決室內(nèi)定位的難題，人類進(jìn)行了大量的研究，在此背景下，Wi－Fi定位、藍(lán)牙定位、RFID定位、UWB（超寬帶）定位、紅外技術(shù)、超聲波等技術(shù)紛紛進(jìn)入市場，也提供了不少各有特色的解決方案。現(xiàn)在的問題是，在室內(nèi)定位的眾多方案中，人類并沒有達(dá)成共識——究竟哪種才是室內(nèi)定位的最佳方案。

室內(nèi)定位方案琳瑯滿目，沒有一個最佳方案

早在15世紀(jì)，當(dāng)人類開始探索海洋的時(shí)候，定位技術(shù)也隨之誕生。當(dāng)時(shí)的定位方法十分粗糙，就是是運(yùn)用航海圖和星象圖來確定自己的位置。

隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，定位技術(shù)在技術(shù)手段、定位精度、可用性等方面均取得質(zhì)的飛越，并且逐步從航海、航天、航空、測繪、軍事、自然災(zāi)害預(yù)防等“高大上”的領(lǐng)域逐步滲透到我們的生活中來，特別是GPS定位軟件的普及，給人類的城市生活帶來了極大的便利。可是在室內(nèi)定位上，雖然人類研發(fā)出的定位技術(shù)的種類有幾十甚至上百種，但這些技術(shù)方案都有著特別明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，每一種技術(shù)方案都只是擁有適合自己的特定場景，并沒有出現(xiàn)像“GPS定位”這樣“一統(tǒng)天下”的解決方案。究其原因，室內(nèi)定位尚有3個難題一直沒有解決。

1、復(fù)雜多變的室內(nèi)空間

在室內(nèi)定位中，信號發(fā)射器和接收機(jī)之間的相通是定位的基礎(chǔ)。任何遮擋都會導(dǎo)致信號衰減或直接阻擋信號的傳播。像GPS信號就無法穿透建筑物的墻面，我們在家中的WIFI信號也會因?yàn)閴γ娴淖钃醵霈F(xiàn)信號死角。

室內(nèi)空間內(nèi)部信號遮擋是室內(nèi)定位無法避免的問題，大大限制了很多室外定位技術(shù)在室內(nèi)普及的可能性，也把有效定位范圍限制在很小的范圍內(nèi)。此外，如何感知和認(rèn)知室內(nèi)幾何環(huán)境和信號環(huán)境的時(shí)空變化，提高對定位環(huán)境的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)圖像特征庫、地標(biāo)信息庫的自動更新，也是室內(nèi)定位至今還沒解決的問題。

2、異源異構(gòu)的定位源頭

我們在使用手機(jī)作為室內(nèi)定位的數(shù)據(jù)采集終端和定位源時(shí)，根據(jù)室內(nèi)定位方案的不同，會用到WIFI和藍(lán)牙這兩類短距離射頻信號，以及加速度計(jì)、磁力計(jì)、陀螺儀、氣壓計(jì)、光強(qiáng)度傳感器、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和相機(jī)等傳感器。

手機(jī)中內(nèi)置的這些傳感器和射頻信號通常都不是為定位用途而設(shè)置的，再加上不同品牌手機(jī)硬件上的差異，這就會產(chǎn)生不同的信號源就可能引發(fā)信號測量值不同步，信號采樣頻率不一致，信號測量精度有差異，不同定位終端測量有偏差等問題……這些都影響著室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展和成熟。

3、移動終端上有限的計(jì)算資源

目前，人類理想中的室內(nèi)定位方案都是以手機(jī)作為解決終端來進(jìn)行，但手機(jī)為了保證其主流功能如打電話、微信、拍照等正常工作，注定只能給定位功能讓出小部分的CPU處理時(shí)間。此外由于室內(nèi)定位復(fù)雜性的存在，一些定位算法、圖像處理和深度學(xué)習(xí)算法等也需要在手機(jī)端完成，此時(shí)手機(jī)的存儲能力將受到極大的考驗(yàn)，長時(shí)間的運(yùn)算工作，也將大大增加手機(jī)電池的消耗。手機(jī)計(jì)算資源上的先天不足，難以滿足部分室內(nèi)定位方案的技術(shù)需求。

通過下圖的對比可以看出，目前每一種室內(nèi)定位技術(shù)都有其可以獨(dú)當(dāng)一面的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有難以解決的缺點(diǎn)，總之，沒有一項(xiàng)是最佳解決方案。

并不新鮮的慣導(dǎo)定位，如何在室內(nèi)導(dǎo)航賽道脫穎而出？

慣導(dǎo)定位方案表示“不服”。

在不久前舉行的“2018中國網(wǎng)絡(luò)安全·智能制造大會”上，長沙一家初創(chuàng)企業(yè)格納微表示，通過優(yōu)化算法，其采用慣導(dǎo)定位技術(shù)產(chǎn)品的定位精度達(dá)到了0．3％，相當(dāng)于走1公里誤差不到3米，大大低于行業(yè)2％—5％的精度標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)慣性運(yùn)動追蹤與人體動作捕捉系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商VMSENS也曾公開表示，其研發(fā)的微型慣性追蹤系統(tǒng)，配合ZVU步行導(dǎo)航算法，可將定位精度控制到小于0．4％的水平。在AI的幫助下，慣導(dǎo)定位會產(chǎn)生累積誤差的問題似乎得到了很好的解決。

其實(shí)，慣導(dǎo)定位并不是什么新技術(shù)，其工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過測量載體在慣性參考系的加速度，將它對時(shí)間進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息，從而實(shí)現(xiàn)定位。早在二戰(zhàn)期間，德國人馮·布勞恩就使用慣導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于V－2火箭的制導(dǎo)。

2013年時(shí)，為了替代易受干擾的GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，美國軍方將慣導(dǎo)系統(tǒng)集成在以立方毫米為單位的超小芯片上，通過芯片上的原子陀螺儀、加速器和原子鐘精確測量載體平臺相對慣性空間的角速率和加速度信息，利用牛頓運(yùn)動定律自動計(jì)算出載體平臺的瞬時(shí)速度、位置信息并為載體提供精確的授時(shí)服務(wù)。從慣導(dǎo)系統(tǒng)被軍方用于導(dǎo)彈導(dǎo)航來看，這項(xiàng)技術(shù)本身就具有較高的可靠性。

2014年慣導(dǎo)系統(tǒng)從軍事走向民用，國防科技大學(xué)在當(dāng)年宣布成功研制了“基于微慣導(dǎo)的人員自主定位系統(tǒng)”，能夠在沒有衛(wèi)星導(dǎo)航信號的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)精確定位。

實(shí)際上，在年8月份在湖南長沙北辰時(shí)代廣場A1區(qū)寫字樓舉行的一場“超高層建筑跨區(qū)域滅火救援實(shí)戰(zhàn)演練”中，慣導(dǎo)定位就已經(jīng)表現(xiàn)出在應(yīng)急處置方面相比其他室內(nèi)定位技術(shù)的優(yōu)秀之處：不光定位精準(zhǔn)，還能判斷消防員是否“倒地”或“站立”兩種姿態(tài)，通過可穿戴設(shè)備，還能掌握消防員的氧氣消耗量情況、心跳次數(shù)以及體溫等生命特征。

除了室內(nèi)導(dǎo)航，慣導(dǎo)定位還有更廣舞臺

慣導(dǎo)定位的應(yīng)用，并不只用在室內(nèi)導(dǎo)航，在室外，還有慣導(dǎo)定位更加廣闊的舞臺。

早在2011年5月，美國的SEER Technology公司就宣布在無法使用全球定位系統(tǒng)的環(huán)境中成功利用基于慣導(dǎo)定位技術(shù)的“NAViSEER高精度人員跟蹤系統(tǒng)”，進(jìn)行有史以來首次跨洲人員跟蹤。只要人員配戴NAViSEER裝備，不論身處戶外或戶內(nèi)，環(huán)境可用或無法使用全球定位系統(tǒng)，NAViSEER都可以在數(shù)秒鐘內(nèi)得出高度準(zhǔn)確的地理位置數(shù)據(jù)。只要利用SEER的平面和立體軟件，便可以在數(shù)秒鐘內(nèi)繪制位于世界任何地方的建筑物或設(shè)施的線框圖，即使對該建筑物毫無認(rèn)識或根本沒有任何資料亦可辦到。這令觀察人員能夠隨時(shí)準(zhǔn)確推定有關(guān)人員的所在位置。對消防員、警員、軍事人員和其它先遣人員來說，這是一種能夠拯救生命的技術(shù)。

知名科技企業(yè)霍尼韋爾則利用慣導(dǎo)定位技術(shù)在無人機(jī)和汽車導(dǎo)航方面發(fā)力。我們平時(shí)在城市開車時(shí)，經(jīng)常會經(jīng)過高層建筑、地下隧道、多層高架橋，建筑物的阻隔會影響GPS的信號接收，形成俗稱的“城市峽谷”。霍尼韋爾研發(fā)的HGuide n580慣導(dǎo)設(shè)備的尺寸只有一副撲克牌大小，卻能在衛(wèi)星覆蓋受限的區(qū)域提供精確導(dǎo)航，該設(shè)備還結(jié)合GPS作為汽車導(dǎo)航的備用解決方案，這意味著即使在GPS信號微弱甚至丟失的城市峽谷也不會迷航。

值得注意的是，目前大熱的無人駕駛技術(shù)中的導(dǎo)航定位，慣導(dǎo)定位技術(shù)是其導(dǎo)航系統(tǒng)不可缺少的一部分，除了可以填補(bǔ)GPS因信號丟失留下的空缺外，還能與GPS配合一起為激光雷達(dá)的空間位置和脈沖發(fā)射姿態(tài)提供高精度的定位。

此外，慣導(dǎo)技術(shù)還可在不需要攝像頭的情況下，在3D動畫制作、虛擬仿真與訓(xùn)練、人體運(yùn)動科學(xué)、體育競技、康復(fù)醫(yī)療、動作捕捉等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用場景。

技術(shù)逐漸成熟的慣導(dǎo)定位，如何解決2C難點(diǎn)？

其實(shí)微軟每年都會舉行一場室內(nèi)定位競賽，參賽選手在50m＊50m的室內(nèi)空間內(nèi)對事先測定好坐標(biāo)的20個點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)，錯誤低的獲勝。中國就曾在手機(jī)組中奪冠，他們利用手機(jī)上的慣性傳感器，使用PDR算法來測算用戶的行進(jìn)距離和朝向，再結(jié)合Wi－Fi指紋來做修正。

不少室內(nèi)定位研究者都認(rèn)同，慣導(dǎo)＋WIFI的融合方案會將成為商業(yè)化室內(nèi)定位的主流。通過大量的使用者指紋庫識別結(jié)果、行走習(xí)慣和慣性傳感器融合，反向定位糾正錯誤熱點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的自我穩(wěn)定和自我修復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)較為精準(zhǔn)的定位。

納微聯(lián)合創(chuàng)始人閔濤也表示，定位技術(shù)中，每一個定位技術(shù)都有自己的特點(diǎn)，慣性導(dǎo)航的應(yīng)用范圍會更廣一些，而且成本相對會更低。針對慣導(dǎo)會產(chǎn)生累積誤差的特性，可以通過采取多源數(shù)據(jù)融合，多維度智能學(xué)習(xí)的方案，獲取所有可識別的信號用于修正慣導(dǎo)的偏移，并且通過地圖數(shù)據(jù)來自動糾偏。在未來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，微慣導(dǎo)定位將是室內(nèi)定位解決方案中的核心技術(shù)。

雖然說慣導(dǎo)技術(shù)在室內(nèi)導(dǎo)航定位這一領(lǐng)域確實(shí)有著不俗的表現(xiàn)，但可以注意到，目前這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用大多還是集中在B端，現(xiàn)在的問題是，技術(shù)逐漸成熟的慣導(dǎo)定位，是什么阻止了它在C端的大范圍普及？

在解決了技術(shù)方案之后，誰來買單？是慣導(dǎo)定位2C面臨的第一步。不同于室外導(dǎo)航，所有的城市、區(qū)域、道路都是通聯(lián)的，像高德、百度這類企業(yè)，只需一個APP就可將所有的C端流量進(jìn)行收割，有了流量之后再通過其他方式進(jìn)行商業(yè)變現(xiàn)。而室內(nèi)導(dǎo)航，面臨的是一個個割裂的建筑物，每一個建筑物都需要單獨(dú)一張地圖，這對于室內(nèi)導(dǎo)航企業(yè)來說，流量難以集中，變現(xiàn)的難度也就大大增加了。

讓用戶自己買單？這一招在到處充滿“免費(fèi)思維”的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代顯然不行。

讓建筑內(nèi)的商家買單？這將取決于室內(nèi)導(dǎo)航軟件的流量上限，或者更加創(chuàng)新的營銷思路。

讓建筑管理方或者物業(yè)買單？這個辦法不錯，但其中需要經(jīng)歷一段長期而曲折的行業(yè)教育過程。

實(shí)際上，室內(nèi)導(dǎo)航賽道的終點(diǎn)已經(jīng)出現(xiàn)，就看參賽選手們是否還有存貨，能夠在最后的沖刺階段殺出重圍，率先撞線。

文 ｜ 魏啟揚(yáng)

審核編輯：符乾江