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  • 日期: 2020-05-25

提起定位導航,大家首先想到的是GPS,中國也推出了自己的衛星定位系統北斗衛星定位系統。但是,衛星定位只能用在室外環(huán)境,一到室內,由于導航信號衰減太快,衛星定位就無(wú)法使用。

隨著(zhù)時(shí)代飛速變遷,科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,信息服務(wù)質(zhì)量效率提高,受干擾度小,在人們的生活工作及科學(xué)研究中起到了非常重要的作用。室內定位技術(shù)非常實(shí)用,具有較大的拓展空間,其應用范圍廣泛,在復雜環(huán)境下,如圖書(shū)館,體育館,地下車(chē)庫,貨品倉庫等都可以實(shí)現對人員以及物品的快速定位。

但是作為L(cháng)BS最后一米的室內定位飽受關(guān)注,但技術(shù)的不夠成熟依然是不爭的事實(shí)。不同于GPS,AGPS等室外定位系統,室內定位系統依然沒(méi)有形成一個(gè)有力的組織來(lái)制定統一的技術(shù)規范,現行的技術(shù)手段都是在各個(gè)企業(yè)各自定義的私有協(xié)議和方案下發(fā)展,也致使各種室內定位技術(shù)相映生輝。

以下我們針對幾種不同原理的室內定位技術(shù),分別進(jìn)行描述與對比。

紅外線(xiàn)定位技術(shù)

紅外線(xiàn)室內定位有兩種,第一種是被定位目標使用紅外線(xiàn)IR標識作為移動(dòng)點(diǎn),發(fā)射調制的紅外射線(xiàn),通過(guò)安裝在室內的光學(xué)傳感器接收進(jìn)行定位;第二種是通過(guò)多對發(fā)射器和接收器織紅外線(xiàn)網(wǎng)覆蓋待測空間,直接對運動(dòng)目標進(jìn)行定位。

紅外線(xiàn)的技術(shù)已經(jīng)非常成熟,用于室內定位精度相對較高,但是由于紅外線(xiàn)只能視距傳播,穿透性極差(可以參考家里的電視遙控器),當標識被遮擋時(shí)就無(wú)法正常工作,也極易受燈光、煙霧等環(huán)境因素影響明顯。加上紅外線(xiàn)的傳輸距離不長(cháng),使其在布局上,無(wú)論哪種方式,都需要在每個(gè)遮擋背后、甚至轉角都安裝接收端,布局復雜,使得成本提升,而定位效果有限。

紅外線(xiàn)室內定位技術(shù)比較適用于實(shí)驗室對簡(jiǎn)單物體的軌跡精確定位記錄以及室內自走機器人的位置定位。

藍牙室內定位技術(shù)

藍牙室內定位技術(shù)是采用基于藍牙的三角定位技術(shù),使用iBeacon設備實(shí)現室內定位,如云里物里的E5定位型iBeacon就廣泛應用于室內定位。藍牙室內技術(shù)是利用在室內安裝的若干個(gè)iBeacon,把網(wǎng)絡(luò )維持成基于多用戶(hù)的基礎網(wǎng)絡(luò )連接模式,并保證藍牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)的主設備,然后通過(guò)測量信號強度對新加入的盲節點(diǎn)進(jìn)行三角定位。

藍牙室內定位技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是設備體積小、短距離、低功耗,容易集成在手機等移動(dòng)設備中。只要設備的藍牙功能開(kāi)啟,就能夠對其進(jìn)行定位。藍牙傳輸不受視距的影響,但對于復雜的空間環(huán)境,藍牙系統的穩定性一般,藍牙室內定位主要應用于對人的小范圍定位,例如單層大廳或商店?,F在已經(jīng)被某些廠(chǎng)商開(kāi)始用于LBS推廣。

超寬帶室內定位技術(shù)

超寬帶定位技術(shù)是一種全新的、與傳統通信定位技術(shù)有極大差異的新技術(shù)。它利用事先布置好的已知位置的錨節點(diǎn)和橋節點(diǎn),與新加入的盲節點(diǎn)進(jìn)行通訊,并利用三角定位或者“指紋”定位方式來(lái)確定位置。

超寬帶定位的代表是Ubisense,其定位方案采用UWB(超寬帶)脈沖信號,由多個(gè)傳感器采用TDOA和AOA定位算法對標簽位置進(jìn)行分析,多徑分辨能力強、精度高,定位精度可達亞米級。

 

超寬帶通信不需要使用傳統通信體制中的載波,而是通過(guò)發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來(lái)傳輸數據,因此具有GHz量級的帶寬。由于超寬帶定位技術(shù)具有穿透力強、抗多徑效果好、安全性高、系統復雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點(diǎn),前景相當廣闊。但由于新加入的盲節點(diǎn)也需要主動(dòng)通信使得功耗較高,而且事先也需要布局,使得成本還無(wú)法降低。

超寬帶室內定位可用于各個(gè)領(lǐng)域的室內精確定位和導航,包括人和大型物品,例如汽車(chē)地庫停車(chē)導航、礦井人員定位、貴重物品倉儲等。

超聲波室內定位技術(shù)

超聲波室內定位系統是基于超聲波測距系統而開(kāi)發(fā),由若干個(gè)應答器和主測距器組成:主測距器放置在被測物體上,向位置固定的應答器發(fā)射同無(wú)線(xiàn)電信號,應答器在收到信號后向主測距器發(fā)射超聲波信號,利用反射式測距法和三角定位等算法確定物體的位置。

超聲波室內定位整體精度很高,達到了厘米級,結構相對簡(jiǎn)單,有一定的穿透性而且超聲波本身具有很強的抗干擾能力,但是超聲波在空氣中的衰減較大,不適用于大型場(chǎng)合,加上反射測距時(shí)受多徑效應和非視距傳播影響很大,造成需要精確分析計算的底層硬件設施投資,成本太高。

超聲波定位應用案例的代表是Shopkic,在店鋪安裝超聲波信號盒,能夠被手機麥克風(fēng)檢測到,從而實(shí)現定位,主要用于店鋪的簽到。在數碼筆上已經(jīng)被廣泛利用,而海上探礦也用到了此類(lèi)技術(shù),室內定位技術(shù)還主要用于無(wú)人車(chē)間的物品定位。

LED定位

LED定位的代表是Bytelight, LED定位系統通過(guò)往天花板上的LED燈具實(shí)現,燈具發(fā)出像莫斯電報密碼一樣的閃爍信號,再由用戶(hù)智能手機照相機接收并進(jìn)行檢測,而且用戶(hù)不需要將手機相機對準某一個(gè)特定方向,亦可以接收到反饋過(guò)來(lái)的直接光源信號,定位精度可以在1米之內。LED定位需要改造LED燈具,增加芯片,增加成本,盡管如此,LED定位是一種很有潛力的室內定位技術(shù)。

Wi-Fi室內定位技術(shù)

Wi-Fi定位技術(shù)有兩種,一種是通過(guò)移動(dòng)設備和三個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)信號強度,通過(guò)差分算法,來(lái)比較精準地對人和車(chē)輛的進(jìn)行三角定位。另一種是事先記錄巨量的確定位置點(diǎn)的信號強度,通過(guò)用新加入的設備的信號強度對比擁有巨量數據的數據庫,來(lái)確定位置(“指紋”定位)。

WifislamMeridian智慧圖Wi-Fi定位由于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )的普及,變得非常流行。Wi-Fi定位可以達到米級定位(1~10米),傳統的Wi-Fi定位產(chǎn)品主要應用在專(zhuān)業(yè)行業(yè)領(lǐng)域(礦井、監獄、醫院、石油石化等),如Aeroscout和Ekahau公司的Wi-Fi定位產(chǎn)品。一些Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )設備廠(chǎng)商如Cisco、Motorola等公司也有自己的Wi-Fi定位產(chǎn)品,并隨著(zhù)其Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )設備的推廣,已經(jīng)有很多應用。隨著(zhù)市場(chǎng)(特別是大眾消費相關(guān)行業(yè))對室內定位需求的增加,google把Wi-Fi室內定位和室內地圖引入了google地圖,一年多來(lái)已經(jīng)覆蓋了北美和歐洲一萬(wàn)大家大型場(chǎng)館,近期也涌現出一批Wi-Fi定位很有特色的公司,如、、、wifarer、wifront等公司。百度、高德、四維等公司也在研發(fā)Wi-Fi室內定位產(chǎn)品。

Wi-Fi定位可以在廣泛的應用領(lǐng)域內實(shí)現復雜的大范圍定位、監測和追蹤任務(wù),總精度比較高,但是用于室內定位的精度只能達到2米左右,無(wú)法做到精準定位。由于Wi-Fi路由器和移動(dòng)終端的普及,使得定位系統可以與其他客戶(hù)共享網(wǎng)絡(luò ),硬件成本很低,而且Wi-Fi的定位系統可以降低了射頻(RF)干擾可能性。

ZigBee室內定位技術(shù)

ZigBee室內定位技術(shù)通過(guò)若干個(gè)待定位的盲節點(diǎn)和一個(gè)已知位置的參考節點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間形成組網(wǎng),每個(gè)微小的盲節點(diǎn)之間相互協(xié)調通信以實(shí)現全部定位。

ZigBee是一種新興的短距離、低速率無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù),這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波將數據從一個(gè)節點(diǎn)傳到另一個(gè)節點(diǎn),作為一個(gè)低功耗和低成本的通信系統,ZigBee的工作效率非常高。但ZigBee的信號傳輸受多徑效應和移動(dòng)的影響都很大,而且定位精度取決于信道物理品質(zhì)、信號源密度、環(huán)境和算法的準確性,造成定位軟件的成本較高,提高空間還很大。

ZigBee室內定位已經(jīng)被很多大型的工廠(chǎng)和車(chē)間作為人員在崗管理系統所采用。

射頻識別(RFID)室內定位技術(shù)

射頻識別室內定位技術(shù)利用射頻方式,固定天線(xiàn)把無(wú)線(xiàn)電信號調成電磁場(chǎng),附著(zhù)于物品的標簽進(jìn)過(guò)磁場(chǎng)后感應電流生成把數據傳送出去,以多對雙向通信交換數據以達到識別和三角定位的目的。(感應門(mén)禁卡和商場(chǎng)防盜系統用的就是這種技術(shù))

射頻識別室內定位技術(shù)作用距離很近,但它可以在幾毫秒內得到厘米級定位精度的信息,且由于電磁場(chǎng)非視距等優(yōu)點(diǎn),傳輸范圍很大,而且標識的體積比較小,造價(jià)比較低。但其不具有通信能力,抗干擾能力較差,不便于整合到其他系統之中,且用戶(hù)的安全隱私保障和國際標準化都不夠完善。

射頻識別室內定位已經(jīng)被倉庫、工廠(chǎng)、商場(chǎng)廣泛使用在貨物、商品流轉定位上。

綜合來(lái)說(shuō),以下的圖表從精度及成本的角度很好的表征了目前常見(jiàn)的室內定位方案的對比:

 

企業(yè)文化
東莞佰和的企業(yè)文化:佰和智能科技伴您終身,幸福健康每一家
公司戰略用專(zhuān)業(yè)AI技術(shù)、腸道菌群技術(shù)和免疫食品技術(shù)建立老年智能健康服務(wù)平臺
宗旨:做中國優(yōu)秀的將人工智能技術(shù)應用在老年人群和老年癡呆人群的專(zhuān)業(yè)公司
公司愿景創(chuàng )建和發(fā)展中國領(lǐng)先的老年癡呆、老人智能健康服務(wù)平臺
公司的核心價(jià)值觀(guān)以人為本、開(kāi)放、自由、平等、創(chuàng )新、奉獻,人人都是企業(yè)的主人
公司的服務(wù)目標通過(guò)使用佰和的產(chǎn)品,讓老年癡呆患者和老人過(guò)有尊嚴的晚年生活
社會(huì )責任:減輕國家、社會(huì )、家庭的負擔,減輕護工的壓力,提高老年癡呆患者生活質(zhì)量
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