突破性室內導航技術：整合雙系統打造動態環境中的精準定位

室內定位系統（IPS）在機器人、無人機到擴增實境等領域扮演著至關重要的角色。然而，傳統技術如WiFi和藍芽往往在精確度上有所不足，而可見光定位（VLP）則因其高精準度和低基礎設施成本，成為一個極具潛力的替代方案。儘管如此，VLP系統也有其侷限性，例如容易受到訊號阻擋的影響，以及接收器角度變動對精確度的影響，這些問題在動態環境中尤為顯著。

為瞭解決這些挑戰，武漢大學和深圳大學的研究團隊於2025年3月3日在《衛星導航》期刊上發表了一項突破性研究，提出了一種緊密耦合的VLP/INS（慣性導航系統）整合導航系統。這項創新系統利用圖形最佳化技術，即時估計接收器的角度變化並檢測訊號阻擋，同時還能估算未知LED燈的位置，使其在無法預先繪製地圖的實際應用場景中具有高度適用性。

該研究的關鍵創新在於無縫整合VLP和INS，結合兩者的優勢來應對各自的固有侷限。透過圖形最佳化，系統能有效處理光電二極體（PD）的角度變化，並在運作過程中檢測光線阻擋。新穎的阻擋檢測技術確保僅使用未受阻的RSS測量值，即使在訊號頻繁中斷的環境中也能維持連續導航。

此外，系統能夠估算未知LED燈的位置，進一步提升了其靈活性和精確度。實驗測試顯示，其中一組實驗達到了平均10公分的定位精準度和100%的阻擋檢測成功率，另一組則達到了11.5公分的精準度，充分展現了該系統在移動機器人和無人機等嚴苛應用中的實際潛力。

「這項緊密耦合的VLP/INS系統代表著室內導航技術的重大躍進，」該研究的通訊作者袁壯博士表示。「透過解決角度變化和訊號阻擋這兩個關鍵挑戰，我們開發出一種不僅提升精準度，還能在動態現實環境中確保更可靠效能的解決方案。」

這項研究的影響深遠，特別是在需要高精確度室內導航的領域。憑藉其適應動態角度變化和克服訊號阻擋的能力，該系統非常適合應用於移動機器人、無人機和穿戴式裝置。在工業環境中，它可顯著提升自動導引車（AGV）和機械手臂的效率，提供精確且可靠的定位。

由於PD和LED的小型化和低成本特性，這項技術為機器人領域中的同步定位與地圖構建（SLAM）提供了一種替代方案。隨著室內定位需求的持續增長，這項技術有望成為智慧工廠、智慧家庭及其他物聯網驅動應用的基石。