編者按：作者大格子GZ，格納微科技技術(shù)總監(jiān)，西安電子科技大學(xué)碩士，就讀控制理論與控制工程專業(yè)。曾作為骨干參與國(guó)家慣導(dǎo)產(chǎn)品重要課題，所研成果已經(jīng)成功運(yùn)用于軍工產(chǎn)業(yè)。目前負(fù)責(zé)團(tuán)隊(duì)技術(shù)路線和產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)，對(duì)于空間定位的慣導(dǎo)、超寬帶、激光、視覺SLAM都略有涉及。在本文中，作者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)談了談微慣導(dǎo)定位方案，以及為什么選擇這個(gè)方案背后的緣由。

　　提起定位導(dǎo)航，大家首先想到的是GPS，中國(guó)也推出了自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)。但是衛(wèi)星定位只能用在室外環(huán)境，一到室內(nèi)，由于導(dǎo)航信號(hào)衰減太快，衛(wèi)星定位就無法使用。

　　那么，室內(nèi)定位當(dāng)前有沒有“剛需”呢？答案是肯定的。今天我們不談現(xiàn)在很熱鬧的消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)應(yīng)用，我們談下室內(nèi)定位技術(shù)在一些特殊但很重要的場(chǎng)景——消防救援、反恐處突、搶險(xiǎn)救災(zāi)等應(yīng)急任務(wù)中的應(yīng)用。

　　試想一下這樣的場(chǎng)景：大火現(xiàn)場(chǎng)，消防員沖進(jìn)著火的大樓里試圖搜救幸存者，火勢(shì)越來越猛烈，煙霧彌漫，消防員迷路找不到出口，氧氣不夠，最終喪失了生命……

　　如果能精確定位消防員的位置，后方指揮人員掌握了進(jìn)入火場(chǎng)施救的消防員實(shí)時(shí)動(dòng)向，通過通信設(shè)備向現(xiàn)場(chǎng)人員提供準(zhǔn)確指揮，避免消防員在火場(chǎng)中迷路，可以最大程度地減少人員傷亡。這對(duì)于室內(nèi)定位技術(shù)來說，也是功德一件了。

　　目前業(yè)內(nèi)主流室內(nèi)定位技術(shù)普遍需要外部設(shè)施或先驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，比如UWB、WiFi、藍(lán)牙、地磁等，而消防救援等應(yīng)急任務(wù)通常來不及或環(huán)境不允許布置外部定位基站或信標(biāo)等設(shè)備，因此沒有一種可以滿足緊急任務(wù)下自主定位的要求，所以采用不依賴任何外部設(shè)備或先驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的慣導(dǎo)定位技術(shù)是目前比較穩(wěn)妥的手段。慣導(dǎo)定位技術(shù)是一種完全自主式的導(dǎo)航技術(shù)，與普通的定位技術(shù)不同的是，它不依賴于導(dǎo)航衛(wèi)星、無線基站、電子標(biāo)簽等任何輔助設(shè)備和先驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　對(duì)于應(yīng)急任務(wù)室內(nèi)定位需求來說，定位產(chǎn)品是否能達(dá)到實(shí)戰(zhàn)效果應(yīng)該從以下幾個(gè)方面評(píng)估或者實(shí)際測(cè)試：

　　1、 是否可以適應(yīng)多種步態(tài)，典型步態(tài)有小碎步走、小跑、側(cè)移、倒退、上下樓等；

　　2、 沿長(zhǎng)直線走50米以上，到末端轉(zhuǎn)5個(gè)以上圓圈（半徑2米以上），再沿原直線走回，評(píng)估偏移量，偏移量控制在１%以內(nèi)的則為優(yōu)秀產(chǎn)品（慣導(dǎo)存在無法消除的固定角度和位置漂移，只能盡可能降低；

　　3、 反復(fù)上下樓梯，評(píng)估高度準(zhǔn)確度，尤其是樓層判定，看看會(huì)不會(huì)出現(xiàn)樓層錯(cuò)誤，小誤差可以接受，但是樓層判錯(cuò)會(huì)延誤救援甚至造成致命失誤；

　　4、 在建筑物內(nèi)進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，磁場(chǎng)是慣導(dǎo)室內(nèi)定位的一個(gè)重要信息，可以用來控制慣導(dǎo)的漂移。但是也容易受到外界影響，尤其是建筑物比較緊湊，金屬結(jié)構(gòu)比較多，有大型顯示屏的環(huán)境，應(yīng)評(píng)估定位產(chǎn)品磁場(chǎng)抗干擾特性；

　　5、 有條件的可以進(jìn)行點(diǎn)火試驗(yàn)，大火會(huì)造成溫度和氣流的急劇變化，如果氣壓計(jì)數(shù)據(jù)融合沒有處理好，高度會(huì)有很大偏差，簡(jiǎn)易測(cè)試方法是通過空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)外溫差，通過出入室內(nèi)外測(cè)試定位的穩(wěn)定性；

　　6、 使用是否便捷、是否需要外部基站輔助都可以評(píng)估，在消防救援等應(yīng)急任務(wù)中不能完全依賴于任何外部基站，我們的微慣導(dǎo)定位產(chǎn)品GNW-FOEM在無外部基站輔助情況下可以保持45分鐘左右的精度可用，在同類產(chǎn)品中比較出眾；

　　7、 地圖融合算法的優(yōu)劣，無地圖和有地圖的情況使用評(píng)估，我們的iNav智能定位引擎提供了地圖輸入接口，在有室內(nèi)地圖信息的條件下，可以長(zhǎng)時(shí)間保持高精度不漂移，做過的典型試驗(yàn)是在商場(chǎng)內(nèi)，1小時(shí)內(nèi)精度穩(wěn)定在2米；

　　8、 數(shù)據(jù)通信方式的選擇，大致分為兩類情況，一種是利用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)外傳（利用基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋冗余性和其穩(wěn)健的通信機(jī)制），一種是利用專用網(wǎng)絡(luò)，但是目前還沒有一種可以快速部署又便捷可穿戴，能夠覆蓋消防救援的專用通訊網(wǎng)絡(luò)（通常能達(dá)到覆蓋地下一層就已經(jīng)算性能達(dá)標(biāo)了），如果產(chǎn)品能兼容運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)和專用網(wǎng)絡(luò)就已經(jīng)是一種比較好的方式了。

　　一種比較可行的產(chǎn)品配置方案是1個(gè)主控端 + 4-8個(gè)單兵節(jié)點(diǎn)配置，如圖：

圖1 應(yīng)急任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)方案圖

　　每個(gè)單兵配備一個(gè)定位模塊（足部）和手持終端，模塊獲取人員運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)后，通過藍(lán)牙通訊傳給手持終端，手持終端通過遠(yuǎn)場(chǎng)通訊設(shè)備將數(shù)據(jù)傳遞給指揮中心。系統(tǒng)可融入室內(nèi)地圖，水平精度達(dá)到0.3%，能準(zhǔn)確進(jìn)行樓層識(shí)別?，F(xiàn)場(chǎng)、后場(chǎng)多個(gè)指揮端可同步顯示，有利于消防員現(xiàn)場(chǎng)指揮調(diào)度、減少人員傷亡現(xiàn)場(chǎng)，事后可實(shí)現(xiàn)任務(wù)回放，進(jìn)行教學(xué)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。