地图软件已经成为我们日常出行必不可少的工具之一，在导航和搜索上带来了很多便捷的帮助。而定位技术在地图软件里的应用可谓无法替代，尤其是在小范围的室内定位环境下，如何帮助用户高精度搜索导航，是百度地图定位技术的研究重点。

我们一提到定位，大家印象中最熟悉的技术可能就是GPS定位。其实更为准确的说法是GNSS(Global Navigation Satellite System)定位，中文含义就是全球卫星定位系统，而 GPS只是GNSS中的一种实现方法，该系统是由美国部署的。另外，还有其他类型的定位系统，例如，俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS），欧洲的伽利略和中国的北斗。大家可能会有疑问，既然这么多国家投入巨资建设全球定位系统，是不是就可以直接覆盖到室内定位呢？

答案是否定的。简单介绍一下原因：卫星定位使用的电磁波，属于L波段，这种信号穿透建筑物或其他阻挡物时，信号强度会被削弱，尤其是在室内环境中，信号在通过屋顶、墙壁、窗户等障碍物时，会由于折射和能量吸收而损耗掉部分能量。最坏的情况下，信号直接被完全阻塞，也就是GPS检测不到任何卫星。在一些半开放区域，有一些能够勉强透射过来的信号，但由于其损耗过大，信号所携带的伪距和载波精度没有参考意义，它们被GPS接收机接收，精度就会极差。因此，GPS很难覆盖到室内区域,要做到室内高精度定位，就必须借助其他”高科技”手段，例如：基于LED定位、基于红外线定位、基于超宽带定位、基于蓝牙/Wi-Fi定位、基于超声波定位等。

在介绍那些“高科技”的定位设备和手段之前，为了便于大家理解，首先给大家介绍一下相对来说比较“简单”易懂的定位方法-几何求解定位法，目前这种方法已经被广泛用于那些“高科技”定位设备中，所不同的只是他们所依赖的设备和“信号波”不同而已。

几何求解定位法，就是通过空间中各个线段测量，利用空间几何关系及公理，求解定位点在空间中的位置。在具体的定位系统中，我们通过测量设备得到准确的观察量：例如，信号到达时间（TOA）、信号到达时间差（TDOA）、信号到达角度（AOA）、接收信号强度（RSSI）等，然后通过演算得到线段长度或者角度测量，进而利用空间几何知识求解定位。

下面，我们展开介绍这几种定位求解方法。

基于TOA定位方法

TOA也被称为圆周定位技术，实际定位过程中通过设备发射电磁波测量得到当前定位点到三个标定点的时间：t1、t2、t3。根据电磁波的传播速度是光速的知识，很容易得到三边距离r1,r2,r3。利用平面几何的两点距离公式，我们构建方程组，求解出定位位置。

仔细看一下上图，大家都会发现，定位过程中需要对两个时间点进行测量，就是开始时间t0和到达时间t1，t2，t3，这四个时间变量直接影响测量距离。由此可见，TOA算法对系统的时间同步要求很高，因为即使有很小的时间误差，但是乘以光速，误差就会被放大很多倍。因此，如何保持各设备间的时钟高精度同步问题，是很多专业定位设备包括GPS系统中需要解决的重要问题。

基于TDOA定位方法

TDOA也被称为双曲线定位技术，其所依赖的几何知识是，如果测定待定位点到周围两个标定点的传播距离差，则待定位点肯定在以这两个标定点为焦点，点到两个焦点的距离差值为传播距离差的双曲线上。

TDOA算法示意图

如上图，ri1为距离差值，通过对其计算公式化简，很容易将公式中t0消除，避免了对t0的测量误差引入，这样定位系统只要保证同时发送测量信号，然后精确测量到达时间差即可，减少了时间测量误差影响。TDOA技术常用的算法有Fang算法、Chan算法、Taylor级数展开算法。若大家对这些算法感兴趣，可以通过维基百科进一步了解。

基于AOA定位方法

TOA也被称为方位角定位技术。根据平面几何知识，两条射线平行或相交于一点，通过设备测量待定位点到两个标定点间的入射角，很容易确定待定位点的位置。