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

室外定位系統(tǒng)中BDS系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)等受室內(nèi)復雜環(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)二維定位技術缺乏高程信息,也難以滿足人們對室內(nèi)位置服務的需求。

三維定位技術普遍存在精度高時硬件成本也相對較高而難以大范圍推廣，硬件成本較低時定位的精度大幅下降而難以滿足位置服務需求的難題,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、室內(nèi)基站錨點來獲得目標的X,Y經(jīng)緯度數(shù)據(jù)實現(xiàn)定位。而想要進行三維定位，必須獲得垂直Z軸坐標。

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

（UWB三維定位示意圖）

藍牙信標負責分辨在哪一層樓，UWB基站負責分辨在這一層樓哪個位置，這種方案在實際應用過程中會如下不少問題：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、工廠臨時高空作業(yè)等場景，沒辦法及時部署基站；
4. 高程定位不精準，實用性不足。

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，在以氣壓測量集成傳感器研制高度計的基礎上,設計一款高度與北斗RTK、藍牙、UWB相結合的定位卡,以滿足實際應用需求。

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

利用氣壓計實現(xiàn)高程定位是一種常見的方法，被廣泛應用于航空、氣象和戶外探險等領域。

氣壓計通過測量大氣壓力的變化來確定高度的變化。當在不同的高度上移動時，氣壓會發(fā)生變化，利用這種變化可以推斷出物體的垂直位置。

要實現(xiàn)氣壓計的三維定位，需要進行以下步驟：

校準：在開始定位之前，需要先對氣壓計進行校準。校準過程包括獲取當前的海拔高度和大氣壓力，并將其作為基準值。

測量：氣壓計會不斷測量當前的氣壓值，并與校準時獲取的基準值進行比較。

高度計算：通過比較當前測得的氣壓值和基準值，可以計算出當前的高度差。利用這個高度差，可以確定物體相對于基準位置的垂直位置。

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

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

為此，我們在需要定位的樓層一樓的地方，放一張星斗3定位胸牌作為氣壓基準點，其他胸牌與之進行實時校準，爾后得出精度優(yōu)于1米的垂直坐標。

在后臺可視化展示方面，我們做了算法處理，當定位卡氣壓產(chǎn)生變化時，我們在展示后臺還能看到這個人在爬樓梯，這種可視化高程定位技術，在大型商超、消費救援、電廠爬高維修等許多領域中都具有重要的應用意義。

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

審核編輯 黃宇