独家丨陈锐志：应用是室内定位技术发展的第一驱动力

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武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室主任、教授、博士生导师陈锐志

时钟拨回到2010年，在上海世界博览会，当游客步入芬兰馆，流连于馆内各式各样展现芬兰文化的产品时，他的手机马上就能收到一条短信，短信里是一条链接，点击进去就能看到关于此产品的详细信息——这样的技术在现在也许不再是一件稀奇事，但在九年前，利用蓝牙2.0技术实现了2米内的定位功能，足以让普通游客觉得十分神奇。这是武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室主任陈锐志做的第一个室内定位的项目，项目在上海世博会的展示也登上了国际知名导航领域杂志《GPS Worlds》头条。

　　从芬兰到中国，从凭借世博会项目登上杂志头条到如今带领团队在国际室内定位比赛屡获冠军，陈锐志说，他在室内定位领域迎来了第二个“春天”。

一、结缘室内定位十数年，迎来第二春

2018年4月和9月，陈锐志率领武汉大学参赛队伍先后在美国国家标准与技术研究院（NIST）基于智能手机室内定位比赛及第九届国际室内定位与室内导航大会（IPIN）斩获冠军。11月29日，在首届全国室内导航定位比测活动中，冠军又被以陈锐志主持的“十三五”国家重点研发计划项目“高可用高精度室内智能混合定位与室内GIS技术”团队为班底，武汉大学陈亮教授担任领队的参赛联队收入囊中。

陈锐志团队在美国夺魁（图片来自网络）

团队的成功离不开每个成员的努力，但是作为领头人的陈锐志，带领出一支王牌队伍的秘诀背后，是他与室内定位结缘十数年的故事。

陈锐志与室内定位技术结缘是在2007年。在芬兰大地测量所（下称大地所）担任导航部主任后，当时的大地所主任将一个新任务放在了陈锐志的面前。那就是为新开辟的导航定位部门定义新的研究方向。陈锐志就此进行了相关的调研，制定了一些方向，其中就有室内定位。

但是，当时的他根本没有想到看起来十分冷清的室内定位能发展成现在的热门领域。他只是觉得，正如测绘从过去的往外测到现在向3D建模方向发展，室内定位还是很有意义的。再加上自己曾在诺基亚公司的工作经历，对手机各方面的应用有一定的了解。因此，他就这样决定了自己要往基于手机终端室内定位的方向发展。这一做，就是11年。

“其实这十几年里，我在这个方向也停顿了一段时间。”2012年，陈锐志前往美国。在美国，由于想到当前手机传感器的发展有所停滞，他认为自己研究的手机终端室内定位的发展空间似乎已经看到了尽头。因此，他调整了研究方向，提出了“手机思维引擎”。

但陈锐志与室内定位的缘份并未止于此。2016年，陈锐志以国家引进专家的身份回到祖国，并担任武汉大学测绘遥感信息工程研究室主任。也是在2016年7月，经费总预算8170万元的“高可用高精度室内智能混合定位与室内GIS技术”十三五国家重点研发计划项目正式立项，并由陈锐志担任首席科学家。

陈锐志笑称自己是“重操旧业”，但这业其实并不旧，相比之前自己觉得在室内定位领域一眼望到了头，现在的陈锐志在更大的舞台上看到了更多的可能。他说，“我在室内定位科研上迎来了第二个春天。”

二、综合利用“声光电场”打造高精度定位方案

2019年1月4日，国家重点研发计划“地球观测与导航”重点专项“高可用高精度室内智能混合定位与室内GIS技术”项目在武汉顺利通过了中期检查。

项目顺利通过中期检查

该项目初步建立了“高精基准控制，紧多源融合”的室内混合定位技术体系，突破了光源编码定位、音频室内定位、高精度定位前沿技术，WiFi精密测距技术和蓝牙伪卫星室内定位技术，以及以无迹卡尔曼滤波为基础的多源数据融合定位算法、基于深度学习的用户行为识别算法，研制了光源编码定位、音频定位、室内GIS数据采集设备等原型样机，研发了室内GIS软件、移动端室内地图服务软件，初步构建了室内混合定位系统，开展了典型应用示范，初步建立了室内定位试验场。

在项目中担当首席科学家的陈锐志，总结了课题研究取得的成果。在他看来，此前参加的各类室内定位比赛，定位精度控制在2~5米对于找车位和找房间已经足够。但是近期来他们研究的重点是更高精度的室内定位，做到误差一米以内，甚至是厘米级，这就需要综合利用声、光、电、场信息。

通过在楼内加装一些微型基站，它们发射出人类听不到的音波、看不到的红外光、感受不到的蓝牙信号，但普通的智能手机就可以接收到这些信号，从而计算出位置。还有一些辅助方法都可以利用手机完成，比如拍张照就能分析障碍物距离，比眼睛和大脑分析的精度更准确。

目前，在不改变手机固有硬件的基础上，利用声波进行室内定位的精度已经可以达到10~20厘米。而覆盖一整个房间的光线定位精度还能达到5厘米。由陈锐志带领的武汉大学团队负责的“电”定位源子课题，在利用蓝牙或WiFi进行定位的低成本下，也能够达到米级精度。除此之外，陈锐志提到视觉也是优秀的室内定位源，在不需要安装任何附加设备的条件下，通过拍摄照片就能从照片中提炼特征并建立成库，之后的定位信息都能从视觉库中识别。

　　“我们的‘声光电场’原理样机已经出来了，这是我们上一阶段研究的代表成果。”

三、应用驱动室内定位发展

“人类待在室内的时间已大大超过室外，室内定位技术正在变得越来越重要。”因此，室内定位如何更好地应用也成了大众关心的问题。按照应用领域的不同，室内定位技术分成了大众和行业应用。

大众应用，往往以低成本、低精度为标志。利用手机内部自带的定位源，如WiFi、蓝牙、声音和相机……才能满足不花费用户一分钱的需求。而行业应用，以高成本高精度为标志。如超宽带室内定位技术就是在行业应用中定位精度较高的，也是发展得比较成熟的技术。

但随着技术的发展，超宽带室内定位技术的成本也在逐渐下降，但依然存在功耗较大、无法在大众手机上使用的问题。而谈到功耗高低，陈锐志认为虽然与使用一天就没电的WiFi定位技术相比，能够持续跟踪半年的蓝牙定位技术最优秀的特点就是低功耗。但是蓝牙定位精度低，覆盖范围也不宽。

因此，“室内定位领域里没有‘免费的午餐’”。如何权衡成本和精度，成为了室内定位领域不可回避的问题。当“为了提高室内定位技术普及度，如何平衡成本和精度”的问题摆在陈锐志的面前时，他给出的答案是“根据不同的应用找相应的平衡点”。

陈锐志又给我们打了个比方，正如你不能强求在北京的二环内花六千块一平方米的价格买一栋房子，室内定位技术的成本和精度还是由具体的应用决定。一些应用，蓝牙定位的精度就能满足，同时成本也很低，那自然皆大欢喜。但是另外一些需要高精度的应用，成本必然随之增加。最终室内定位技术仍然要以应用为第一驱动力，来决定精度和成本。

谈到室内定位技术的未来时，陈锐志认为“高精度”绝不会缺席。未来，高精度室内定位在物联网、人工智能、智慧工厂、精准营销等方面都大有用途。同时，为了提升室内定位计划的大众性，“室内外无缝对接定位”正是他在思考的下一个研发项目。

　　陈锐志相信，室内外无缝对接定位技术已经就在不远的将来。室内定位这一曾经十分“冷门”的项目因为“应用”的驱动，而打开了未来发展的一扇扇窗户。

作者/王洁   编辑/李善清

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