什么是行人航位推算?(PDR)？

您有没有过这样的经历：您正跟着手机的?GPS?在街上行走，突然间?GPS?系统无法确定您的位置？也许此时您刚好在城市中的一排摩天大楼附近，或是在树林里一条人迹罕至的小路上。无论如何，此时周边环境遮挡了您的?GPS?信号。行人航位推算技术就是专门针对此类情景的一项有用技术。

航位推算就是指在没有任何外部参考的情况下，利用已知起始位置，结合随着时间的推移而估算的移动速度和前进方向，来推定未来到达位置的过程。将这个概念延伸到人类运动领域，特别是行走或跑步的情况，就是行人航位推算。

行人航位推算?(PDR)?是怎样运作的？

行人航位推算使用惯性感应（加速度计、陀螺仪，有时也会使用磁力计）来估计速度和方向。步行的基本模型包括步数、步长和方向。如果您知道步长和步数，就可以推断出距离。再加上方向，就能得到一个完整的航位推算输出结果。

通过融合多个传感器输出，PDR/行人航位推算算法即可计算出基本构成元素。这包括步数检测、步长、步行方向和设备方向（您是将手机握在手里，还是放在口袋里？）这些基本构成元素拼凑在一起，就能确定总体轨迹。与其他有关计步和活动分类（您在走路、跑步还是静止不动？）的输出结果相结合，就能了解您已经行进的距离。

?PDR?有哪些局限性，解决方案是什么

在?GPS?不可靠的情况下了解自己的位置，这是行人航位推算的主要好处之一。而且，由于它基于惯性感应，因此不必依赖外部测量源（如卫星）。但如果?PDR?如此出色，为什么还要费心费力去使用?GPS?呢？

我们得承认，PDR?有其自身的局限性。不依赖外部资源是一把双刃剑。这意味着它不会迷失方向，但也意味着它无法自行纠错。它可以做出估计（也就是航位推算的“推算”部分）。使用?GPS，在信号较好时，系统可以随着时间的推移校正定位。

要在短期内确定方向，IMU?的陀螺仪角位置信息比加速度计或磁力计更可靠。它能在短期内输出一致、可用的数据。磁力计或加速度计也可以确定方向，但需要更长时间、更稳定的测量。同样，航位推算在短期内也很有用。GPS?则可以在更长的时间内提供稳定的位置测量。主要优点是测量能力的补充。PDR?算法是可靠定位解决方案中不可或缺的组成部分。

实时定位系统?(RTLS)?和其他优点/缺点

实时定位系统?(RTLS)?是另一种用于确定位置的系统。GPS?在室外环境中非常有用，RTLS?在建筑物或其他密闭空间内有着类似的实用价值。比如追踪商品在库房里的位置、顾客在购物中心内的位置或患者在医院中的位置，这都是?RTLS?非常有用并且?GPS?无法可靠覆盖的应用场景。

实时定位系统最常用的技术包括超宽带、蓝牙和?Wi-Fi。每种技术的信号各有不同，但基本原理保持不变。选定信号类型都有许多固定参考点。随后用户携带一个标签（例如小型收发器或手机），该标签可以在这些参考点之间来回发送信号，以便实现定位。

大多数?RTLS?的工作原理是确定相对于标签的信号强度，随后在至少有?3?个参考点的情况下即可确定位置。但有些技术不需要多个参考点或锚点。超宽带可使用单个锚点确定位置，无需进行三角定位。蓝牙可以确定到达角和离开角。如果使用更多的参考点，系统的准确性将进一步提高。这些系统相对一致且具有确定性；但与惯性系统相比，它们的功耗也很高。而在这方面，PDR?再度显现出显著优势。如果?RTLS?与?PDR?配合，打造成一种更为全面的解决方案，它就能降低自身系统更新的频率，并依靠?PDR?来“填补空白”。

省电是一项非常重要的优势，但?PDR?对?RTLS?或?GPS?系统还有其他好处。为完整起见，我在下面再次给出优势列表，不过这次汇总的是在任何基于位置的系统中添加?PDR?的好处：

• 更低的功耗：降低?RTLS/GPS?更新的频率，并依靠功耗较低的?PDR?算法，从而为标签/设备省电。
• 填补信号覆盖空白：如果系统找不到标签（原因可能是存在遮挡、延迟问题、超出范围）设备无法连接到卫星，则可以使用?PDR?估算值来填补缺失的数据。
• 更高的系统精度：RTLS?和?GPS?系统专门关注定位，但不会直接跟踪方向或速度。与其他系统相比，行人航位推算可通过更高的频率提供更高级的粒度层，从而产生更平滑的路径。例如，在条件最优的情况下，GPS?的精度为?3?米。
• 降低安装成本：使用 PDR 解决方案时，RTLS 工作所需的信标更少。

切记，PDR?确实是一项出色的技术，但最适合作为各种基于位置的技术的补充。它可以单独使用，但是如果没有任何真实信号为其提供支持，随着时间的推移，它将不再可靠。但如果在短期内使用，它可以为其他系统增添不少好处

责编：Amy.wu