基于智能手機的室內外定位技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用

綜上所述技術(shù)，筆者設計了一個(gè)定位系統，并使用Android API完成了Java程序的編寫(xiě)，同時(shí)在A(yíng)ndroid智能手機上實(shí)現了該定位系統。使用時(shí)，于機周期性地采集基站的信息，并運行前面所述的算法來(lái)提供估計的位置，這樣，根據估計的情況，系統就會(huì )決定何時(shí)打開(kāi)以及關(guān)閉GPS。圖4所示是綜合了各種定位技術(shù)后獲取的用戶(hù)位置信息。

圖4中顯示了根據綜合上述技術(shù)在A(yíng)ndroid平臺上的應用實(shí)現。由圖可見(jiàn)，圖中顯示了用戶(hù)具體的位置和用戶(hù)周?chē)幕疚恢靡约坝脩?hù)當前所使用的基站。根據實(shí)際測試可見(jiàn)，采用各種技術(shù)的綜合定位方式，能夠為用戶(hù)提供快速和比較精確的定位，并且可以根據以往記錄的數據進(jìn)行用戶(hù)軌跡預測。同時(shí)它也克服了各種定位技術(shù)的缺陷，而且較GPS響應更快，更加節能，也較無(wú)線(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò )定位更加精確。因此，綜合目前各種定位技術(shù)的智能手機綜合定位技術(shù)，無(wú)疑將為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供強大的推進(jìn)力。

對于室內定位，當前尚未出現一個(gè)理想且全面的定位解決方案。受制于建筑物內部的拓撲和強烈的電磁干擾等因素，天線(xiàn)信號的強度往往會(huì )不規則的變化，從而使感知設備無(wú)法進(jìn)行合理的位置推測。研究發(fā)現：Wi-Fi信號在一天的不同時(shí)間段內波動(dòng)很大，并且其強度的變化也并不均勻。另一方面，GSM基站的信號在不同時(shí)間上則顯得更加穩定。但是，由于其部署的不夠密集，其在定位上也遇到了許多困難。另外，這類(lèi)定位方法往往對基礎設施的完善有極高的要求。但是對于發(fā)展中的區域而言，這樣的成本無(wú)疑太高了。然而，在物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應用中，需要更加精確地確定用戶(hù)所在的大體位置和具體所處的室內場(chǎng)所，這樣，只有GPS提供的經(jīng)緯度信息顯然是不夠的。

最近的研究表明，通過(guò)智能于機的傳感器可以捕獲周?chē)h(huán)境的特征(例如光照強度、溫度、噪聲等)，然后將采集到的信息進(jìn)行特征提取和分類(lèi)，便可以識別所處的室內場(chǎng)所。另外，智能手機也可以進(jìn)一步通過(guò)3G、Wi-Fi或者藍牙等通信模塊，將捕獲的特征傳送給后臺服務(wù)端，服務(wù)端再根據存儲有該位置附近的各個(gè)室內場(chǎng)所的環(huán)境特征信息，經(jīng)過(guò)特征匹配來(lái)識別所處的室內場(chǎng)所，然后將最終結果發(fā)送給智能手機。

但是，需要說(shuō)明的是，各個(gè)室內場(chǎng)所的環(huán)境特征提取以及建立服務(wù)器端的特征數據庫，需要大量手機通過(guò)參與感知模型來(lái)處理。

2 室內外定位技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用

物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監測、環(huán)境監測、老人護理、個(gè)人健康、花卉栽培、水系監測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等各個(gè)領(lǐng)域。根據其實(shí)質(zhì)用途，物聯(lián)網(wǎng)可以歸結為三種基本應用模式。

一是對象的智能標簽。就是通過(guò)二維碼、RFID等技術(shù)來(lái)標識特定的對象，用于區分對象個(gè)體。例如在生活中，我們使用的各種智能卡和條碼標簽，其基本用途就是用來(lái)獲得對象的識別信息；此外，通過(guò)智能標簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴展信息，如智能卡上的金額余額，二維碼中所包含的網(wǎng)址和名稱(chēng)等。

二是環(huán)境監控和對象跟蹤。就是利用多種類(lèi)型的傳感器和分布廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現對某個(gè)對象的實(shí)時(shí)狀態(tài)的獲取和特定對象行為的監控。例如使用分布在市區的各個(gè)噪聲探頭監測噪聲污染，通過(guò)二氧化碳傳感器監控大氣中二氧化碳的濃度，通過(guò)GPS標簽跟蹤車(chē)輛位置，通過(guò)交通路口的攝像頭捕捉實(shí)時(shí)交通流量等。

三是對象的智能控制。物聯(lián)網(wǎng)基于云計算平臺和智能網(wǎng)絡(luò )，可以依據傳感器網(wǎng)絡(luò )獲取的數據進(jìn)行決策，改變對象的行為，或進(jìn)行控制和反饋。例如根據光線(xiàn)的強弱調整路燈的亮度，根據車(chē)輛的流量自動(dòng)調整紅綠燈的時(shí)間間隔等。

以下列舉了智能手機室內外定位技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)三種基本應用模式的應用實(shí)例。

2. 1 利用IOT結合手機室內外定位技術(shù)構建智能導購

在傳統的“物聯(lián)網(wǎng)”導購模式中，用戶(hù)主要是通過(guò)智能手機自帶的網(wǎng)絡(luò )模塊訪(fǎng)問(wèn)商家和店鋪的網(wǎng)站，從而獲取所需購買(mǎi)商品的一些基本信息，例如商品的價(jià)格、產(chǎn)地、尺寸、成分等等?；蛘呤怯脩?hù)輸入想要購買(mǎi)的商品信息，通過(guò)云端服務(wù)器給出用戶(hù)合理的建議。這樣就給用戶(hù)購物帶來(lái)了便利。

不過(guò)，單純地依靠互聯(lián)網(wǎng)是不夠的。大多數情況下，用戶(hù)是不知道自己想要買(mǎi)的商品的各種信息的，而互聯(lián)網(wǎng)在“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”中存在缺陷，例如在信息傳播的過(guò)程中，互聯(lián)網(wǎng)對人為的指令、操作和參與的依賴(lài)程度比較大，而人們在購物過(guò)程中需要“事必躬親”，對商品的各個(gè)細節給予充分的描述，事實(shí)上，人們需要的是更加智能化和人性化。

因此，要真正地實(shí)現智能導購，除了互聯(lián)網(wǎng)之外，還要借助其他的信息技術(shù)來(lái)實(shí)現“物聯(lián)應用”。智能手機的室內外定位技術(shù)的發(fā)展正好能很好地解決這些問(wèn)題。室內外定位技術(shù)在智能導購方面大致有以下幾方面的應用：

第一種是商家向用戶(hù)推銷(xiāo)用戶(hù)可能喜歡的商品。由于每個(gè)人都有其日?；顒?dòng)的范圍、路線(xiàn)，而且用戶(hù)以前購買(mǎi)的商品應該記錄在云端服務(wù)器上，例如用戶(hù)以前所買(mǎi)衣服的風(fēng)格、款式、尺寸都會(huì )有相應的記錄。如果用戶(hù)平時(shí)經(jīng)?；顒?dòng)的范圍、路線(xiàn)上的商家新到了該用戶(hù)所喜歡的新款式衣服，那么這些商家就可以向該用戶(hù)推薦這些商品，并引導用戶(hù)前去購買(mǎi)或送貨上門(mén)。

第二種是對正在購買(mǎi)一件商品的用戶(hù)推薦其可能喜歡的商品。如果用戶(hù)在一個(gè)大型商場(chǎng)逛了幾家商鋪后仍然沒(méi)有買(mǎi)到自己心儀的商品，此時(shí)就可以利用智能手機的事內定位技術(shù)來(lái)獲取用戶(hù)需要購買(mǎi)的物品信息。仍以買(mǎi)衣服為例，當用戶(hù)逛了幾家賣(mài)衣服的商鋪之后，根據精確的室內定位，可以獲取用戶(hù)要買(mǎi)衣服這個(gè)信息，并且根據其在各個(gè)商鋪逗留的時(shí)間可以得到用戶(hù)喜歡的風(fēng)格、款式等信息，進(jìn)而能夠為用戶(hù)提供相似款式的商鋪位置信息，并綜合智能手機的室內外定位技術(shù)給出合理的最優(yōu)路線(xiàn)。這樣就能夠給用戶(hù)帶來(lái)便利，提高買(mǎi)到用戶(hù)喜

歡商品的概率。

然而，單純地依靠智能手機的室內定位技術(shù)來(lái)獲取用戶(hù)所要購買(mǎi)物品的信息，還是比較被動(dòng)的。如果物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中最為廣泛的主動(dòng)信息反饋技術(shù)，即射頻識別能夠把物品本身變?yōu)橐粋€(gè)信息發(fā)布者，就會(huì )比光靠智能手機的定位來(lái)獲取物品信息來(lái)得更為高效與實(shí)用。

總而言之，智能手機的室內外定位技術(shù)還處于試驗階段，但是這種技術(shù)的成熟和推廣，必將大大增加物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)于人的能力。然而，要想實(shí)現真正意義上的物聯(lián)，并不是一個(gè)產(chǎn)品、一種技術(shù)的推出就可以成就的，它需要在行業(yè)、企業(yè)等各個(gè)環(huán)節之間做出不懈的努力與合作。