李清泉:室内定位于室内测图研究进展

泰伯网2017-09-16 16:20:17

摘要: 李清泉认为,未来基于智能手机的室内定位技术会非常快的进入到实际应用过程中,在很多大众场合不需要再增加任何辅助设备,仅就智能终端已经满足未来的定位需要。

  泰伯网讯 9月16日,第六届中国卫星导航与位置服务年会暨首届卫星应用国际博览会在深圳龙岗召开,本次会议以“超越卫星导航 共享天地信息”为主题,由中国卫星导航定位协会、中国遥感应用协会、中国卫星全球服务联盟合作主办。

  在本届大会的高端论坛上,深圳大学教授、校长李清泉做了题为《室内定位于室内测图研究进展》的主题报告。

李清泉:室内定位于室内测图研究进展

  以下为深圳大学教授、校长李清泉的主题演讲(内容未经本人核实):

  非常高兴来参加这个年会,很多来参会的同行可能不太了解深圳大学,今天上午市长也讲了深圳已经成为卫星导航产业一个非常重要的基地,今天很多院士也在预测未来产业的发展,深圳大学也为了适应未来产业发展需要,我们今年也开始招收相关本科专业,也组建相关团队,所以现在深圳大学有跟导航定位相关的,希望跟各位在座的同行能更多的交流和合作。

  我也是简单介绍一下我们最近做的一些工作,因为前面很多专家讲的都是非常大的题目,北斗从全球到星际,我可能就讲屋里面的事,比较小。关于导航产业的发展,刚才很多专家都讲了,其实我也不用多说了,这个产业的发展,除了我们今天讲的北斗GPS以外,还有一个非常大的领域就是围绕室内的位置服务,因为大家都知道我们生活80%-90%的时间都在室内环境,未来在室内空间基于导航定位技术的位置服务是一个非常大的市场,现在也引起了很多同行的关注,也举了一些例子,特别在深圳有这样一个体会,机场无比大,商场无比大,地下停车场无比大,所以我们经常会找不到我们想要去的地方,实际上位置服务未来的需求是非常广泛的。

  相对于室外定位,北斗GPS来说,相对于室内定位来说室外定位是非常成熟的,室内定位还在发展之中,室内的位置服务现在有两个主要的问题,一个是室内定位的问题,另外是室内地图的问题,这两个问题现在也在快速的发展之中,未来随着这两个技术的发展,我想室内的位置服务会有一个非常巨大的快速发展。

  现在大家知道的智能手机的发展是非常快,也给室内定位带来了一些非常好的希望,现在大家知道传感器技术,特别是小型化和可移动,为我们室内的测图又带来了非常好的机遇,这两个技术的发展为我们未来室内的位置服务产业发展提供了很好的一个技术基础,在可以预计的未来我们觉得室内的位置服务产业会有一个非常大的跨越。在室内定位技术方面,和室外定位非常不一样,目前没有一个技术可以垄断或者占主导地位,有各种各样的定位方法,这里提到wifi定位,主要是建立室内场景wifi指纹,建立这个指纹以后就可以当智能手机走到室内特定位置,和已有的指纹进行匹配,就能够确定自己的位置,这是我们做的一些试验。

  地磁定位也是一样的,可以在不同的地方把地磁的强度测好,可以做定位。蓝牙定位是苹果公司2013年发布的,现在也是在很多场合进行应用,它主要用的是时间,它是信号强度,实际上是距离定位的概念。惯导系统,加速和角度,这个方法最大的问题就是累积误差非常严重,特别是在室内环境下,我们现在在做的工作是结合惯导和其他一些传感器进行行人的航位推算,通过身上带的手机记录你在行走过程中的一些信息,手机上面各种传感器的信息,刚才讲的加速器、气压器、脱落等等结合起来,根据这个布态可以进行行人航位推算,现在做的已经非常精确,我们在这方面做了很多研究工作。

  最近大家知道比较火的是视觉定位,还是计算机的图象处理和分析能力,以及互联网快速的应用,实际上未来的视觉定位可能也是非常重要的一个定位方法,刚才曹老师也提到。

  在很多场合用的超宽带UWB定位,可以达到厘米级的定位,这个是非常有用的,放一下那个视频,是我们在学校做的试验,在大厅里面建了很多UWB,可以用无人机进行操控,就可以实现定位。

  这个是无源定位技术,类似于雷达探测技术,雷达探测必须建立一个场景,这个目标在移动的时候就可以看到这个目标的位置,这也是很多现在在做试验的定位。

  我们主要做的是结合UWB,另外结合行为序列的定位,我们认为人的行为包含了丰富的场景和语义信息,包含了很多特定的位置,比如上楼梯、下楼梯、转弯等等,如果我们把它和室内的地图结合起来,实际上我们就可以高精度的确定你在一个室内空间的位置,这个精度实际上是非常高的。

  我们也研究了基于智能手机对你行为的识别,你把手机打开,现在智能手机记录下来的信息基本上可以把你运动的各种行为能够比较准确的识别出来,包括刚才讲的各种各样的姿态都可以识别出来。

  这个识别出来以后就可以进行分析,这里面有的地方是坐电梯,有的地方是上楼梯,有的地方是在转弯等等,把这些信息结合出来以后就可以和室内地图进行匹配,我们就能够准确的确定你的位置。

  下面我想介绍一下室内测图,要想进行位置服务,除了有室内定位技术以外,还要有室内测图技术,这个也是现在我们做的一些研究,室内测图实际上也有它的困难,比如说怎么样高效自动化,怎么样提高精度,一个是精度,一个是效率的问题。

  目前相关的传感器也发展很快,大家可以看到,我们也做了很多类似于机器人平台或者手持平台的一些设备,这些设备可以马上来进行室内测图。这个是我们做的一些机器人,这个机器人上装上传感器,就可以在室内自主行走,下面放一下视频,这是我们做的一个测图四轮机器人,它可以原地转弯,我们装传感器、激光扫描仪以后,就可以进行室内场景的采集。

  这个是我们做的一些测图效果,我们同时能够把室内室外的结合起来,进行快速的采集和建模。这也是一样的,室内室外的一些结果。我们目前能够做到的精度还是比较高的,平面精度达到三个厘米,高层精度两个厘米,我们利用室内传感器进行室内测图的一些过程,这是一个学生戴着传感器在室内行走,不同的楼层之间他在行走,采集数据,最后我们能够通过一些技术很快的形成室内三维的场景,绿颜色是他行走的轨迹,通过这个我们可以看到这就是三维的室内结构图,它的效率还是挺高的。

  我们还在研究室内协同测图,因为一个人测图是很慢的,我们希望能够像扫地机器人一样十个机器人同时在这个大楼里面进行扫地,就会很快,通过协同测图的办法,现在这是两个机器人同时在进行室内场景的测图,我们希望它既合作又不冲突,同时两个机器人的数据很快的可以进行处理,完了以后就可以处理出这个场景,当然这是加快了的,我们提出来协同测图的概念。

  现在有很多智能手机,大家都知道众包的概念也是非常先进,未来众包可能也是室内测图,特别是二维测图一个很重要的方法,未来包括二维测图,三维也可能用到众包,每个人把你的手机打开,贡献你的轨迹,就可以把室内的TOP图构建出来,很快的建立室内三维真实纹理的场景,这个也是我们做的一些工作。

  这个就是不同的轨迹,你看把它贡献出来以后我们经过一些处理,就能够变成一个室内的地图。还可以通过刚才讲的手机,可以识别很多文字POI,可以对室内场景进行标注,这也是我们做的一些研究。发了一些文章,申请了一些专利,承担了一些项目,学校都干这些事。

  我们有一些应用的例子,实际上基于室内定位和室内地图的位置应用是在不断地发展过程中,而且这种应用可以无限的想象和拓展,所以我们也做了这方面的应用,我们用到了一些技术,结合不同的应用系统我们来设计不同的应用系统,这是我们在商场里做的一些导航演示,这里面可以看到我们在商场里用wifi测试、蓝牙,这是我们在深圳机场做的一些演示,下面这个小红点就是手持手机的学生在机场里走的,上面是他拍的一个视频,从这个红点就可以看到他在机场定位的位置,我们这里没有用任何其他的辅助定位设备,就是用手机,用机场现有的信息我们就可以来进行定位。

  这个是我们做的一个应用,很有意思,在地铁站里面实时感知客流分布,分析客流的分布规律,预计客流的拥挤,同时探测可移的移动对象,这个是非常有意思的,是我们一个学生在做这方面的工作,而且我们马上要用到深圳地铁和深圳北站,这是为公安部门做的,因为地铁站拥挤以后容易引起踩踏,有人在地铁站悠荡有可能是小偷或者恐怖分子,我们用这套系统可以定位群体的规律进行探测,同时对有特别行为的人进行探测,有个人在那晃来晃去,也不上车,也不出去,要不就准备自杀,大家在地铁上不要在那里闲逛,赶紧走。

  这是另外一个应用,巡管人员实时定位,有一个专用APP来支持,对警务人员、安全人员的管理和考核,也是在地铁里面,前面讲的是对大众客流的应用,后面是对专业人员的管理。

  这是对装货小车的定位和小车交接的自动管理,主要是指的室内,再一个工厂区、仓库里面,有很多小车,我们用这种方法可以对它进行定位,精度可以做到3-5米,可以自动管理,自动行驶,室内运货小车的自主驾驶,这个马上在中兴通讯的仓库里面用。这是蓝牙定位,访客管理和员工,每个人挂这个牌子,你到了不该进去的房子,看了不该看的东西,老板就要走你,访客限制他在一定的范围内活动等等,这是我们做的工作。

  地下停车场,大家知道深圳地下停车场非常糟糕,找不到,其实也是利用蓝牙和APP结合,现在的定位精度整合车位状态,不仅做到停车,还回头来找,怎么进去怎么出来、预约停车位这些都能够实现,这个实际上是非常有意义的,特别是在大型城市里面现在非常头疼,在广州白云机场的停车场改造里面会用到这个,不仅白云机场,其他机场也在做。

  可疑人员识别和重点监控,对你的轨迹进行分析,你是不是一个正常的轨迹,上班人员就是正常的轨迹,小偷就不是正常的轨迹,老在公交车上来回倒腾,那可能就是一个小偷,同时结合人脸识别等等,我们抓嫌犯、逃犯、恐怖分子都可以。

  最后简单的有一个总结,这是我个人的一个体会,我觉得未来基于智能手机的室内定位技术会非常快的进入到实际应用过程中,在很多大众场合不需要再增加任何辅助设备,仅就智能终端已经满足未来的定位需要。另外,室内地图也会很快实现自动化,未来我觉得随着机器学习、人工智能,特别是互联网技术的发展,机器学习、人工智能、互联网技术会为室内定位和室内建图,乃至未来的位置服务提供非常好的技术支撑,也就是下一代位置服务的产业发展一定是借助这几个技术的发展,未来我个人觉得会发展的很快,这样一个快速发展也会推动相关产业的发展,所以我们觉得在可预见的未来室内定位技术、室内测图技术以及基于互联网、人工智能和大数据的支撑下位置服务的产业,我相信会进入一个快速发展的通道,也给我们带来了非常多的机会,也预祝未来各位同行在这个领域里面能够取得自己的成功,谢谢大家,我的汇报到这里。

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