你了解地图吗？基于精准地图的室内外一体化定位技术
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如果您读此文的时候，感到太过浅显和平淡，请保持足够的耐心，我们的故事是这样的，平淡，平淡，平淡，.......，然后忽然之间，平淡的结束。
平淡的叫科技，热闹的叫贾跃亭。
先说几个最最基本的小概念：
关于地图，地图的定义，可以去问百度，在剔除首页的一大堆广告之后，保不齐能有你的答案。
我们不讲定义，讲变化。
二十年前，我们把印刷的地图叫做“地图”，随后把一种能在PC和导航仪上打开的产品叫“电子地图”。后来我们不再说“电子地图”，只说地图，而在传统地图上加一个定义，叫“纸质地图”。纸质地图如今最大的作用似乎是挂在墙上做装饰品。
后来我们有了一个产品，叫“导航地图”，可惜最早那家叫“灵图”的公司已经淡出人们视线。后来从某家宣布导航地图免费开始，我们逐渐没了“导航地图”，只有“地图”，因为所有的地图都可以导航了。
所以未来无论出现什么“XX地图”，不要急，很快，他就会变成标准“地图”，而之前的地图可能会叫做“非XX地图”。
有两件事似乎大概也许一定会发生的，一个是“三维地图”和“实景地图”，可能很快就会变成标准“地图”，而现在的地图可能会加个前缀叫做“二维地图”和“非实景地图”。
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还有一个，是“自动驾驶地图”，一样的，很快会变为“地图”，如今的产品，就成了“非自动驾驶地图”或是“老的地图”。
什么是自动驾驶地图？地图本身拥有活力，可以和自动驾驶的车辆互动，自动驾驶车辆上的传感器可以自动识别地图，可以仅通过地图就能实现自动的导航和定位，和传统的导航地图相比，最大的区别在于，在GNSS缺失的时候，地图可以自动为车辆提供定位服务。
怎么实现？技术细节会很平淡的在后面章节。
再来说另外两个基本概念：导航和定位。
这两个概念经常是混淆的，比如我们经常讲的室内定位，更多的时候，其实是室内导航。
知道GPS和GNSS的区别吗？大家都知道是单星系的名称和多星系的总称。
仔细看一下定义，很有趣。GPS（Global positioning system）全球定位系统，GNSS（Global navigation satellite System）全球卫星导航系统。一个叫定位系统，一个叫导航系统。
其实二者工作上并无区别，只不过，GPS出现的比较早，最早期的GPS（知道多普勒的举个手），定位并不是实时的，所以只能定位，不能导航，我们的北斗一代也类似。而实时定位是导航的基础。
定位就是确定某一点的位置（坐标）（X，Y，Z），而导航是依靠实时定位，实现从A地到B地的引导。
上边内容基本属于废话，如果你读的很有趣，说明，你是一个很有趣的人。
定位/导航和地图的关系
没有地图的定位，我们获取一个多数人无法理解的坐标。
有了地图，我们可以不再关心坐标，只关心我们在图上的位置，其实这种定位在纸质地图时代我们就一直在做，你拿着地图站在十字路口来确认自己位置的过程，就是定位的过程。
没有地图的导航，是矢量导航，早起的GPS导航仪都是如此的，茫茫大漠中，给自己的营地定一个位，于是无论走到那里，都有一个方向和距离给你，告诉你要往哪里走，要走多远。
有地图的导航，就不再是简单的矢量导航，而可以进行复杂的路径规划，带路径规划和导航功能的地图，就是早期的“导航地图”，现在的标准地图。
所以导航和定位是什么
就是一种能实时确认在地图上的位置，并依靠这种实时定位达到目的地的技术手段。
又是一段废话，但是，废话往往是真理，如果我们做的事情和废话不符，那么我们做的事一定出了问题。
室内外定位的区别
这个问题大概很多人都会讲，室内没有GNSS信号。
在我看来，室内外定位在理论上完全没有区别，都是基于地图定位的问题，都是要找到一种技术手段，把自己的位置确定在地图上。
那么室内定位比室外定位更难吗？我觉得完全不是，感觉容易是因为GNSS，室内的Wifi、UWB等数十种定位手段都没有GNSS好用。
但是，如果在完全没有GNSS的情况下，室内室外哪个定位更容易？我们的wifi、ibeacon、IMU、UWB哪个可以解决室外的问题？我总觉得室内定位是更简单的问题，只不过，我们常常用错了方法。
室内定位的最大误区
慧天地刚发了一篇关于室内定位技术的文章，很全面，很多人转发并收藏了，也包括我。本想引用点内容在这个帖子里，后来考虑知识产权问题作罢。
这样的知识文献还有很多，但很有趣的一件事是：我刚说定位就是位置和地图的匹配（别提矢量导航，室内矢量导航，要去崂山学道），这一类文献里很少提及室内地图（将来也只是“地图”）以及位置和地图的匹配，那么问题来了，如果你们说的精度不是基于地图，位置不和地图匹配，那么什么是精度？
还有，目前的室内地图地图精度多少？五米，请问，五米精度的地图，你如何实现高精度定位，你号称一米的定位手段有什么用？
或许我们应该反向思考，先获取高精度的室内外地图，再研究基于精准地图的室内外定位，也许我们根本不用复杂的技术手段就可以简单实现高精度定位。
谷歌的Tango智能在哪里
所谓的人工智能，就是让机器越来越接近人的思维方式同时拥有机器的强大计算能力。Tango的定位或许是科技，但它完全是人类定位的模式。
前面讲过，人类定位的方式，就是用自己的眼睛，拿着地图站在街头，靠视觉所得，确认自己在地图的位置。
这种方式我们其实常用，商场里每层都有平面图，你看图的位置会有个红点写着“you are here”，这样你就能把自己的位置和地图对应起来。
Tango完全是这种方式，它用深度摄像头来代替人眼，通过视觉所得，和影像地图匹配，确认自己的位置。比人类高明的是，它的计算和存储能力，可以使它存储整体影像地图，并快速匹配。而它的精度其实不好说，因为取决于地图的精度，地图什么精度，它就什么精度。
题外话：之前某媒记者写了一篇关于影像匹配定位的文章，内容本身到没太大问题，只不过，因为本身的专业水平问题，小编把定位过程和影像地图采集过程混淆了，所以有点逻辑混乱。
基于精准地图的室内外无依托定位
绕来绕去，终于说到正题。其实无论室内还是室外，只要有了精准地图，再解决从地图上获取位置的手段，也就解决了定位的问题。而定位的精度依赖于地图的精度，如果精密的机器控制需要厘米级精度，很简单，你需要厘米级的精准地图。
这种技术最大优势就是无依托，我们可以不用发射单元，或者装很少发射单元辅助。这比大把安装发射单元的方式，无论效率还是成本都会大幅度提高。
和精准地图的匹配手段
谷歌毕竟只有一个，不过还好，你还有我们。
除了Tango之外，还有哪些可以匹配地图的技术手段呢？
室内的匹配，我们可以分三个不同的层次。
1.民用。这种应用主要面对大众，终端为手机，所以使用带有位置信息的二维码是最简单易行的方式。车库寻车时，地下车库其实无论头上还是地面，都有无数的标志，把这些标志换成二维码就解决了定位的问题。
那么导航如何解决？其实手机传感器有足够的导航能力，唯一问题是这些传感器普遍精度不高，精度会快速衰减，需要时时校正其漂移，如何校正？用精准地图。如何匹配？用位置二维码。完美。
2.专业人员定位。IMU这一类无须发射端的可以自主定位的传感器最理想，这类定位需要专业定位终端，位置体现在后台服务器上，而被定位的人员无须知道自己位置。
专业IMU的精度要远好过手机，所以一旦校准后可以维持一段较长时间的定位，但一段时间后最终还是会漂移，所以同样需要定期校正，靠什么校准？again，精准地图。
校准方式：I，定期自动在地图上选取位置后台服务器上校准。II，wifi，ibeacon之类辅助校准。
3.机器人精准定位。机器人有时需要在室内完成一些精准的动作，那么它需要厘米级的控制精度，这个怎么实现呢。鉴于视觉识别的局限性，这一类应用我推荐用激光扫描。
第一，我们需要厘米级的高精度地图。
第二，我们需要厘米级精度的激光传感器。
第三，激光传感器的实时扫描数据和精准地图匹配，道理和Tango一样，只不过激光的可靠性更高，这样就获取了厘米级定位。
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室外无依托定位
室外的无依托主要解决GNSS缺失时候的定位，比如军事用途，比如无人驾驶等。
这个和室内机器人定位原理如出一辙，所不同的在于激光传感器的选择。
1.室内机器人一般平稳运行，只需要单线激光和二维匹配。而室外必须要三维激光传感器。
2.室内空间狭小，单线激光容易保持更纯净的数据，同时扫描距离不需要很远。而室外需要长距离的数据获取的匹配，所以需要较长距离的激光传感器。
对室外激光传感器的要求，基本和车载激光是一致的。所以对无人驾驶来说，是无须额外的硬件成本的，只需要精准的室外三维地图，和一套三维数据匹配的算法就够了。
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以上所有平淡的内容就是基于精准地图的室内外无依托定位。它的核心技术其实并不在定位，而是地图，数据匹配固然是最高深的一部分，但其基础依然是高精度地图。
精准地图其实我们的地图一直在发展和进步之中，只是我们没有给地图足够的尊重和更深的理解。之前谈过“GIS已死”的问题，其实如果GIS真的死了，取代它的那个，一定不叫大数据，而是叫“地图”。
来源：庸人勇哥（版权归原作者及刊载媒体所有）
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编辑：卞艺潼
审核：王怡波
指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129)