測(cè)量位置在戶外導(dǎo)航系統(tǒng)方面取得了巨大成功，并且強(qiáng)烈要求在室內(nèi)重復(fù)使用。能夠在建筑物內(nèi)找到一個(gè)人可以通過(guò)許多不同的方式提供幫助，從在塔樓找到合適的辦公室到在商店中找到所需的部門(mén)甚至特定的產(chǎn)品，或者當(dāng)你在超市里走動(dòng)時(shí)提供高度針對(duì)性的交易。不幸的是，通過(guò)GPS，Glonass或即將推出的Galileo系統(tǒng)進(jìn)行衛(wèi)星定位的技術(shù)無(wú)法滿足室內(nèi)定位的要求，即使標(biāo)稱增強(qiáng)的測(cè)量精度低至1米，因?yàn)榻邮諜C(jī)難以處理多徑信號(hào)而無(wú)法看到衛(wèi)星。

歐洲GNSS機(jī)構(gòu)（GSA）和Rx Networks的測(cè)試使用多星座GNSS測(cè)量伽利略在GPS和GLONASS的各種組合中在包括城市峽谷和室內(nèi)在內(nèi)的真實(shí)環(huán)境中的性能接收器。雖然使用伽利略或多顆衛(wèi)星有助于戶外城市峽谷，但結(jié)果顯示室內(nèi)性能仍然很差（圖1）。

城市峽谷＃1城市峽谷＃2 GPS 331.9米76.2米GPS + GLONASS 42.9（13） ％）7.6米（10％）GPS +伽利略10.7（3％）5.4米（7％）GPS + GLONASS +伽利略43.0（13％）24.7米（32％）正數(shù)表示GPS改善。

室內(nèi)＃1室內(nèi)＃2 GPS 278.7米70.3 GPS + GLONASS 68.4米（25％）GPS +伽利略24.6米（9％）10.1米（14％）GPS + GLONASS +伽利略64.0米（23％）15.8米（23％）正數(shù)表明GPS改善。

然而，衛(wèi)星覆蓋是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，Maxim的MAX2769還可在單芯片上覆蓋GPS，GLONASS和Galileo導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，可集成到可穿戴和便攜式設(shè)計(jì)中。這種單轉(zhuǎn)換，低IF GNSS接收器采用低功耗SiGe BiCMOS工藝技術(shù)，以低成本提供高性能和集成。

芯片內(nèi)置完整的接收器鏈，包括雙輸入LNA和混頻器，其次是圖像抑制濾波器，PGA，VCO，分?jǐn)?shù)N頻率合成器，晶體振蕩器和多位ADC。該接收器的總級(jí)聯(lián)噪聲系數(shù)低至1.4 dB，有助于提高室內(nèi)使用的靈敏度。

MAX2769還通過(guò)實(shí)現(xiàn)片上單片濾波器，無(wú)需外部IF濾波器這些組件構(gòu)成了一個(gè)完整的低成本GPS接收器解決方案，采用小尺寸設(shè)計(jì)，適用于可穿戴設(shè)計(jì)。集成的delta-sigma小數(shù)N頻率合成器允許以±40 Hz的精度對(duì)IF頻率進(jìn)行編程，同時(shí)使用主機(jī)系統(tǒng)中可用的任何參考頻率或晶振頻率進(jìn)行操作，并且數(shù)據(jù)以CMOS邏輯電平或在有限的差分邏輯電平。為了提高這些設(shè)備的性能以用于室內(nèi)定位，可以添加其他技術(shù)以提高室內(nèi)定位精度。一種方法是使用已經(jīng)存在于許多智能手機(jī)中的表面貼裝3軸加速度計(jì)，例如飛思卡爾半導(dǎo)體MMA8653，以確定終端的方向。通過(guò)從衛(wèi)星位置開(kāi)始，可以檢測(cè)任何曲折和轉(zhuǎn)彎以提供位置的慣性測(cè)量。不幸的是，這需要定期進(jìn)行衛(wèi)星測(cè)量，這可能會(huì)耗盡手機(jī)的電量，并且已經(jīng)顯示出精確度。這也需要室內(nèi)環(huán)境的地圖，這可能是一個(gè)問(wèn)題。

另一種方法是使用本地Wi-Fi無(wú)線信號(hào)來(lái)確定位置。這對(duì)天線制造商提出了挑戰(zhàn)，要求結(jié)合GPS和Wi-Fi的不同靈敏度要求。實(shí)際上，Antenova M10478等模塊專門(mén)設(shè)計(jì)用于抑制2.4 GHz頻段，以防止干擾并提高GPS接收的準(zhǔn)確性。

RADIONOVA M10478 RF天線模塊是一種超緊湊的單一封裝，結(jié)合了RF和用于L1波段GPS和輔助GPS系統(tǒng)的同一模塊上的天線。

圖2：Antenova的Radionova M10478 GPS模塊。

它基于CSR的SiRFstarIV GPS架構(gòu)，但關(guān)鍵是它與Antenova的高效天線技術(shù)相結(jié)合，為GPS接收提供最佳輻射模式。所有前端和接收器組件都包含在單封裝層壓基板模塊中，提供完整的GPS接收器以實(shí)現(xiàn)最佳性能M10478采用1.8 V正電源供電，具有低功耗和多種低功耗模式，可進(jìn)一步節(jié)省功耗。精確的0.5 ppm TCXO可確保首次定位時(shí)間短（TTFF），這對(duì)于慣性導(dǎo)航組合至關(guān)重要。 M10478由SiRF軟件支持，并通過(guò)UART，SPI或I2C主機(jī)接口連接到控制器。

圖3：M10478框圖。

同樣來(lái)自Telit的JF2是基于SiRF IV GPS芯片的1.8 V模塊。它具有與外部控制器相同的UART，SPI或I2C主機(jī)接口，但也經(jīng)過(guò)優(yōu)化以連接到Telit蜂窩電話模塊。這提供了輔助GPS功能，該功能使用來(lái)自衛(wèi)星的一些數(shù)據(jù)并將其與來(lái)自手機(jī)桅桿的數(shù)據(jù)相鏈接，以便更快地進(jìn)行修復(fù)。然而，在室內(nèi)這可能會(huì)受到缺乏穿透性的影響，特別是對(duì)于1800 MHz信號(hào)。因此，有幾家新公司爭(zhēng)相提供位置信息，采用多種不同的方法，盡管也存在滿足ISO要求的挑戰(zhàn)。/IEC 24730實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（RTLS）標(biāo)準(zhǔn)。

去年收購(gòu)了WiFiSlam后，Apple獲得了一個(gè)專利申請(qǐng)，該系統(tǒng)結(jié)合了GPS，Wi-Fi接入點(diǎn)和機(jī)載位置數(shù)據(jù)庫(kù)。提供室內(nèi)位置信息。這通過(guò)將代碼發(fā)送到基于服務(wù)器的定位系統(tǒng)來(lái)利用多個(gè)Wi-Fi接入點(diǎn)來(lái)縮小終端的位置。然后，系統(tǒng)估計(jì)接入點(diǎn)范圍內(nèi)的其他設(shè)備的“存在區(qū)域”。然后使用附近的其他接入點(diǎn)來(lái)細(xì)化位置信息，尤其是存在區(qū)域中的位置信息。

阿拉巴馬州的Q-Track采用不同的方法，使用1 MHz無(wú)線信號(hào)提供位置信息。使用低頻率可以更好地穿透地板和墻壁，并且不易受多徑干擾的影響。但是，Q-track技術(shù)不使用信號(hào)強(qiáng)度來(lái)測(cè)量發(fā)射器和接收器之間的距離或GPS等飛行時(shí)間。相反，它測(cè)量信號(hào)的相位并使用近場(chǎng)屬性來(lái)確定接收器的位置和距發(fā)射器的距離。在戶外，系統(tǒng)精確到15厘米說(shuō)，公司在室內(nèi)上升到幾米。但是，通過(guò)繪制建筑物的射頻環(huán)境，可以將其縮小到40厘米，從而可以準(zhǔn)確定位Q-track標(biāo)簽。

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）增加更多的無(wú)線連接，還有其他在不依賴GPS的情況下，在室內(nèi)定位人員和標(biāo)簽位置的機(jī)會(huì)。

都柏林的Decawave使用低功率，擴(kuò)頻GHz脈沖的飛行時(shí)間測(cè)量，以提供低至10厘米的室內(nèi)精度。這主要用于定位設(shè)備而不是可穿戴系統(tǒng)，盡管它用于監(jiān)控健康設(shè)備。

DW1000 ScenSor（Seek Control Execute Network Sense Obey Respond）使用與IEEE802.15.4 2011標(biāo)準(zhǔn)相同的超寬帶技術(shù)ZigBee使用的數(shù)據(jù)速率高達(dá)6.8 Mbit/s，相干接收器設(shè)計(jì)的射程高達(dá)300 m。這種方法不受多徑衰落的影響，因此可以在室內(nèi)情況下的高衰落環(huán)境中進(jìn)行可靠的通信。

圖4：用于室內(nèi)跟蹤的Decawave DW1000 ScenSor。

結(jié)論

添加室內(nèi)定位可穿戴設(shè)備的技術(shù)仍然是一個(gè)尚待解決的挑戰(zhàn)。 GPS，蜂窩和Wi-Fi等無(wú)線技術(shù)的結(jié)合為許多（但不是所有）終端提供了一條前進(jìn)的路線。這也帶來(lái)了外形和功耗的挑戰(zhàn)。結(jié)合不同技術(shù)并確?；ゲ僮餍院筒桓缮嬉彩窃O(shè)計(jì)人員必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。