神奇的室内地磁定位

地磁定位的由来

众所周知，我们生活的世界，处处遍布着地球磁场。合理利用这种天赐的资源是生物的本能。

很多鸟类，尤其是迁徙的候鸟，在做长途飞行时都能利用地球磁场来保持其飞行路线不发生偏离，研究发现这些鸟类有一种特殊的“联觉”，可以让它们“看到”地球磁场中磁力线的分布,就好像它们看到周围环境中只有五彩缤纷的图案一样。

而人类利用地磁进行方向辨认和导航亦由来已久，古代人发明的指南车、航海罗盘，都是很好的例证。现如今，随着测量仪器的发展，和对地磁研究的深入，人们可以对不同空间的地磁场进行精确描述和测量，使得地磁定位导航成为了可能。

室内地磁定位是怎么一回事？

地球本身是一个巨大的磁体，它在地理南北两极间形成一个基本的磁场。但这种地球磁场会受到金属物的干扰，特别是穿过钢筋混凝土结构的建筑物时，原有磁场被建筑材料（金属结构）扰动扭曲，使得每个建筑物内都形成了独特的“磁性纹路”，也就是说在室内形成了一种有规律的“室内磁场”。

而且，如果建筑物本身不发生钢筋体的结构性改变，室内磁场的特性也就固定不变。而室内地磁定位正式捕捉这种“室内地磁场”的规律特征来实现的，通过手机端普遍集成的地磁传感器去收集室内的磁场数据，辨认室内环境里不同位置的磁场信号强度差异，从而匹配自己在空间中的相对位置。

 

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室内地磁定位精度

理论上不同位置的地磁场差异性是微秒的，普通的测量工具是无法探测的，但这种被建筑物扰动扭曲后的“室内地磁场”却恰恰加强了地磁信号的差异性，使得室内地磁数据的获取变得可能，也间接提高了定位的精准性。由于室内每一小块空间的磁场纹路都是独一无二的，所以当手机获取了该区域的磁场特征后，匹配系统中的磁场数据库，就能进行精确定位，通常精度在2米左右，足够胜任大部分室内环境的定位需求。

室内地磁定位的优势

1、无硬件

定位环境不需要部署额外的硬件，完全零施工，也不用采用额外的终端，带有地磁传感器的手机即可部署和体验，不分场景和时间，不需担心设备供电，不需要现场维护等各种问题，方便用户进行大规模推广和应用。

2、无累积误差

作为一种匹配定位算法，地磁导航的误差不会随着时间产生累积效应，非常适合与惯性导航系统进行信息融合，构成组合导航系统，对惯性器件产生的累计误差进行及时的修正。

3、低成本

由于没有了硬件成本，室内地磁定位系统的整体成本也会大大降低。

室内地磁定位的不足

1、地磁数据采集工作

地磁定位技术的使用要始于对现场地磁数据的采集，而且每当室内环境有较大的变动，比如重新装修的情况时，需要重新对现场地磁数据进行采集更新，这相当于给用户带来了较多的工作量。

2、信号干扰

地磁信号本身是容易受到金属物的干扰，室内环境又很难保持一成不变，假如用户周边突然出现驶过一辆汽车，现场磁场受到干扰，对其位置的获取势必有较多影响，因此地磁定位的稳定性值得商榷。

3、初始位置的获取

地磁定位是相对位置，所以单纯依靠地磁来定位是没法立刻获取初始位置的，很多方案都要求用户在使用定位前在室内行走5~8米，以帮助获取初始位置，也有很多方案采取其他定位技术（比如PDR/iBeacon/Wifi）来辅助获取初始位置，这也是室内地磁定位技术最难解决的问题。

结语对于大部分商业场景来说，地磁定位技术的精度以及稳定性已经足够，而且由于是纯软件定位，很容易受到推广，但对于想要获得更稳定更精确的定位效果的场景或者用户来说，单纯的地磁定位技术就显得没有太多优势，个人认为，多种轻定位技术的融合方案是最值得去研究的，比如iBeacon+地磁或者Wifi+地磁，一方面能够获得较高精度，另一方面用户体验也比较流畅。

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