2025年1月，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）的研究團(tuán)隊(duì)在室內(nèi)精確定位技術(shù)領(lǐng)域取得了重要突破。他們開發(fā)了一種基于磁場(chǎng)的定位系統(tǒng)，利用墻壁上安裝的扁平線圈作為錨點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)的三維定位精度。這一成果有望在智能家居、機(jī)器人導(dǎo)航和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

該研究的主要作者格雷戈?duì)枴ざ拍贩ㄌ兀℅regor Dumphart）博士表示：“磁場(chǎng)定位技術(shù)在室內(nèi)環(huán)境中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗皇苷系K物和環(huán)境變化的影響?！彼M(jìn)一步解釋道，傳統(tǒng)的無線電波定位系統(tǒng)在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中容易受到多路徑效應(yīng)和信號(hào)衰減的干擾，而磁場(chǎng)由于其短距離特性，能夠提供更穩(wěn)定和精確的定位服務(wù)。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由安裝在墻壁上的12個(gè)扁平線圈組成，每個(gè)線圈尺寸為15厘米×10厘米。這些線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)覆蓋了一個(gè)10米×10米×3米的房間。移動(dòng)設(shè)備（如智能手機(jī)或可穿戴設(shè)備）內(nèi)置一個(gè)商業(yè)近場(chǎng)通信（NFC）天線，作為接收線圈。通過測(cè)量接收到的磁場(chǎng)強(qiáng)度，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算出設(shè)備的三維位置，定位精度可達(dá)厘米級(jí)。

為了驗(yàn)證系統(tǒng)的性能，研究人員進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，在10米×10米的房間內(nèi)，系統(tǒng)能夠以厘米級(jí)的精度定位移動(dòng)設(shè)備的位置。此外，該系統(tǒng)的功耗僅為10毫瓦，適用于實(shí)時(shí)定位應(yīng)用。

然而，實(shí)現(xiàn)如此高精度的定位并非易事。杜姆法特博士指出，定位算法需要處理復(fù)雜的非線性優(yōu)化問題。為此，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種加權(quán)最小二乘（WLS）算法，能夠有效消除設(shè)備朝向?qū)Χㄎ痪鹊挠绊?。通過將WLS算法的結(jié)果作為初始值，結(jié)合最大似然估計(jì)（ML）方法，系統(tǒng)在98%的情況下達(dá)到了理論最佳定位精度。

該研究的另一位作者阿明·維特內(nèi)本（Armin Wittneben）教授表示：“我們的系統(tǒng)具有高精度、低功耗和易于集成的特點(diǎn)，適用于多種室內(nèi)定位應(yīng)用?！彼€提到，未來的研究將致力于進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本，并探索在更大空間中的應(yīng)用可能性。

這一研究成果為室內(nèi)精確定位技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路。與傳統(tǒng)的基于無線電波或光學(xué)的定位系統(tǒng)相比，磁場(chǎng)定位系統(tǒng)在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中具有更好的魯棒性和精度。隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能設(shè)備的普及，精確的室內(nèi)定位服務(wù)將變得越來越重要。

此外，該研究還展示了將定位系統(tǒng)集成到移動(dòng)設(shè)備中的可能性。通過在智能手機(jī)或可穿戴設(shè)備中內(nèi)置接收線圈，用戶可以在室內(nèi)環(huán)境中享受高精度的定位服務(wù)，而無需額外的硬件設(shè)備。

然而，磁場(chǎng)定位技術(shù)也面臨一些挑戰(zhàn)。例如，磁場(chǎng)的覆蓋范圍有限，可能需要在大面積空間中安裝更多的錨點(diǎn)。此外，環(huán)境中的金屬物體可能會(huì)對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾，影響定位精度。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

ETH Zurich的研究團(tuán)隊(duì)在室內(nèi)精確定位技術(shù)方面取得的這一突破，展示了磁場(chǎng)定位系統(tǒng)的巨大潛力。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，磁場(chǎng)定位有望在智能家居、機(jī)器人導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為人們的生活帶來更多便利和可能性。