2018年08月06日，從本質上講，一個空間定位系統(tǒng)需要提供兩個要素：第一，對原點的普遍共識;第二，三個空間維度上與原點的偏移。在GPS中，共同原點是地球本身，偏移則描述為緯度，經度和高度。相比之下，室內空間定位系統(tǒng)可以擁有相對于物體定位的任意原點。例如，某些商場使用藍牙信標來追蹤訪客。在這種情況下，每個信標將充當原點，并且可以追蹤個人移動電話的位置。盡管單個信標追蹤已經有用，但我們可以組合來自多個信標的信號，以及一個普遍認可的原點來創(chuàng)建更復雜的室內定位系統(tǒng)。我們可以使用WiFi，紅外線，甚至是搭載計算機視覺算法的攝像頭來代替藍牙信標，然后在空間中追蹤對象。

　　1. 追蹤方法

　　目前存在兩種在3D空間中追蹤對象的方法：內向外追蹤和外向內追蹤。

　　對于采用某種信標的任何方法都屬于外向內追蹤。對于這種方法，你需要在環(huán)境中置放一定的對象(信標，追蹤塔或攝像頭)，然后向需要追蹤的對象發(fā)送信號或接受信號。根據信號，追蹤對象和信標，各種算法(信號強度，信號之間的時間，對象大小等)接下來將對對象的位置進行三角測量。目前市場上的大多數VR系統(tǒng)都采用不同形式外向內跟蹤。例如，HTC Vive使用外部追蹤塔和紅外發(fā)射器來精確追蹤頭顯的位置;Oculus Rift和PSVR同樣利用外置攝像頭來追蹤頭顯的位置。

　　內向外追蹤不需要外部傳感器或信標。相反，被追蹤對象將搭載一個或多個攝像頭，以及一個慣性測量單元(磁力計，陀螺儀和加速度計)。然后系統(tǒng)將利用3D即時定位與地圖構建(SLAM)算法等復雜的計算機視覺算法來獲取對象的精確位置。內向外追蹤試圖模仿人類記憶位置的能力，并單單依靠自己的“眼睛”和“內耳”在空間中導航。

　　盡管內向外追蹤不像外向內追蹤那樣需要外部傳感器，但缺少外部傳感器則意味著沒有明顯的共同原點可供選擇。在外向內追蹤系統(tǒng)中，外部傳感器不會(也不能)移動，因為底層算法假設外部信標屬于靜止狀態(tài)。外向內追蹤的這一固有屬性意味著原點通常位于所有信標的中心，從而提供最精確的結果。對于內向外追蹤，由于不存在原點概念，所以對象的初始位置在追蹤開始后將作為原點。圖2是外向內追蹤和內向外追蹤的示意圖。

　　2. 室內追蹤與室外追蹤

　　自全球定位系統(tǒng)(GPS)誕生以來，我們一直在利用空間數據。GPS是外向內追蹤的一個例子，其中地球靜止衛(wèi)星(靜態(tài)“信標”)產生無線電信號，然后相對于地球的位置(共同原點)追蹤單個對象。

　　3. 室外GPS追蹤

　　獲取對象在3D空間中的確切位置有助于我們每天的導航，幫助卡車車隊將位置報告回總部，甚至幫助導彈發(fā)射。GPS同時允許航空公司和航運公司優(yōu)化路線，確定其資產的確切位置。優(yōu)步等移動出行平臺則利用GPS的空間數據來鼓勵駕駛員轉向需求較高的地區(qū)。通過GPS位置來定位消費者，我們手機上的位置感知應用程序已經開啟了全新的消費與零售場景。

　　遺憾的是，一旦進入室內，這種精確且無處不在的追蹤技術就變得毫無用處。由于GPS需要從衛(wèi)星接收的信號，所以設備需要降級至不太精確的空間追蹤機制，如藍牙或WiFi。

　　4. 用于增強現實和虛擬現實的室內追蹤

　　幸運的是，隨著增強現實和虛擬現實的出現，室內追蹤變得更加普遍，價格范圍更加親民，安裝也更加簡單。AR和VR設備需要非常精確地追蹤用戶的位置和方向。欺騙用戶并令其認為虛擬對象屬于靜止狀態(tài)的唯一方法是，根據用戶視角和移動來完美地定向虛擬對象。換句話說，如果用戶向左移動一英尺，設備必須要檢測到這一點，然后將顯示屏中的所有內容向右移動一英尺，從而令畫面保持靜止。設備越能快速和準確地做到這一點，這種幻覺就越有效。

　　早期的VR設備無法追蹤用戶在3D空間中的位置。對于簡單的慣性測量單元，這種設備只能確定用戶的方向(縱搖、橫搖和垂搖)。這可以實現一種靜態(tài)VR體驗，其中用戶能夠上下左右地瀏覽環(huán)境，但無法在空間中移動。要完全捕捉對象在三維空間中的旋轉和位置，我們需要捕捉所有六個自由度。最近的VR和AR設備已經能夠通過外向內追蹤來實現這一目的，但需要在環(huán)境中預先安裝靜態(tài)信標，追蹤塔或攝像頭。至于現在，隨著更先進的AR和VR設備，以及更精確的傳感器和內向外追蹤算法的出現，我們終于能夠在不需要事先安裝追蹤組件的情況下，以前所未有的精度來捕獲所有六個自由度。