第1章 概述

近年来，随着物联网概念的兴起，工业、农业、商业、军事等领域的研究者越来越关注基于无线传感器网络（Wireless Sensing Networks, WSN[1～5]）和无线局域网（Wireless Local Area Networks, WLAN[6～11]）等面向区域的定位技术。WSN的目标就是将分散且独立的传感器节点通过无线方式连接起来，组成一个分布式的无线传感器网络，它可以针对环境信息适时做出自我调整，以实现使用者与工具的互动。而WLAN的思想则是通过现有的接入点和无线网络提供目标的位置估计。环境信息中很重要的一点是空间位置信息，如果可以获得节点的当前位置，则许多实用的个性化功能就能实现，举例如下。

在大型仓储式超市中对商品进行分门别类，划分区域，并且给每个货架配置一个WSN节点，然后在每个购物车上安置一个收发器，使之成为移动节点，这样顾客在购物时就可以根据自己的需求与购物车的实时位置信息，快速地找到所需之物，超市也因此可以省去布置无处不在的导购指示等开销。由于WSN节点的特点之一就是硬件单元很廉价，故可以大量布置，这样整个购物流程趋于自动化，店员的工作量也会减少很多。

在医院或社区建筑物内布置WSN节点，并且给每一位病人随身携带一套生理指标监视器，该监视器通过无线网络将病人的生理指标参数实时传送给监控中心。一旦病人的某项指标出现异常，监控中心可以及时做出反应，赶往病人所在区域进行诊治。该解决方案在ICU病房护理中的优势特别明显。因此，基于WSN的病人无线监测网络可以在很大程度上提升救援速度、减少救援参与人数、减少医护成本等。

在博物馆的各个展台布置WSN节点，并且给游客配发一个小型收发器，再配合定向扬声器，这样博物馆的每个展区、每个展台就可以针对不同的游客广播不同的内容。由于不同游客的行走路线不同，所以每位游客观看的内容都是与众不同的——博物馆的智能导游系统可以根据游客已经参观过的展品来组织当前的解说，以使得前后介绍衔接自然。对于一个资料库丰富的博物馆来说，从软件上做到这一点并不复杂，而且游客也可以获得最佳的游览体验。

室内定位在智能家居中也具有十分广阔的发展前景和商业应用价值，目前广泛提出的无线家庭自动网络（Wireless Home Automation Networks，WHANs[12]）就是专门为智能家居提供的无线传感器网络的相关技术。目前，现有的基于IEEE 802.15.4相关协议标准的ZigBee、Z-Wave、INSTEON、Wavenis和基于IP的技术都为WHANs相关硬件标准和协议提供了充足的理论和技术支持。

在我国，智能家居的相关研究计划也已经受到国家和相关部门的日益重视。2010年10月，上海市委、市政府积极制定落实各项政策措施应对人口老龄化带来的诸多影响，同步提高了老年人的经济、医疗、服务保障水平。上海市在过去的几年中一直在积极探索构建老年人社区支持系统，构建为保障老年人基本生活所提供的服务支持体系。目前，上海已经成立了“上海市科技助老服务中心”，拟用新理念、新科技、新技术、新材料等途径实现对老年群体的关爱。针对失智老人容易走失的状况，上海市正在虹口区进行失智老人佩戴GPS定位装置的试点。老人带上这一装置后，如果离家超过一定范围，该装置将主动给老人的照顾者发送短信提醒。除此之外，上海市还将通过红外线探测、GPS定位等多种高科技手段的组合，建立独居老人紧急援助系统。该系统可在老人出门后主动向子女或照顾者发送警示信息；当老人在家中独居时，安装在房间各处的红外线探测传感器倘若超过10个小时未曾检测到环境的改变，就会向老人的照顾者主动报警。这种新型的定位监测技术是智能家居的范畴，也是室内定位技术的典型应用之一。

从以上几个简单的例子可以看出，面向区域的定位技术是一个前景广阔的研究方向，而室内定位是其中的典型代表，因为它具有定位面积小、多径传播严重、定位环境易发生改变等特点。对于室外环境而言，目前已经有卫星定位（GPS、伽利略、北斗等系统）或移动基站定位。但对于室内环境而言，一方面卫星信号因无法穿透建筑物而失去作用，另一方面移动基站的定位精度太低，无法满足室内精度的要求，再加上室内环境存在多径效应及人员走动所带来的不可避免的干扰，使得室内定位的效果很难同时兼顾精度和稳健度，因此寻找一个适用于室内环境的定位系统，已经成为业界的研究重点。