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            室內定位的七大技術分析及應用介紹

            2018-10-15 17:14:29 沈可欽

                  隨著物聯網的概念被大眾所熟知,支持物聯網應用的感知系統的需求也被人所提出,室內定位就是其中之一,本次經過小編的調研來和各位分析一下常見的幾種室內定位技術,以及各個技術的特點及適用的場景。


              1、紅外線定位技術

            紅外線室內定位有兩種,第一種是被定位目標使用紅外線IR標識作為移動點,發射調制的紅外射線,通過安裝在室內的傳感器/' target='_blank'>光學傳感器接收進行定位;第二種是通過多對發射器和接收器織紅外線網覆蓋待測空間,直接對運動目標進行定位。

            紅外線的技術已經非常成熟,用于室內定位精度相對較高,但是由于紅外線只能視距傳播,穿透性極差(可以參考家里的電視遙控器),當標識被遮擋時就無法正常工作,也極易受燈光、煙霧等環境因素影響明顯。加上紅外線的傳輸距離不長,使其在布局上,無論哪種方式,都需要在每個遮擋背后、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。

            紅外線室內定位技術適用場景:實驗室對簡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。

             

              2、超聲波室內定位技術

            超聲波室內定位系統是基于超聲波測距系統而開發,由若干個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射同無線電信號,應答器在收到信號后向主測距器發射超聲波信號,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,不適用于大型場合,加上反射測距時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。

            超聲波定位技術使用場景:數碼筆上已經被廣泛利用,而海上探礦也用到了此類技術,室內定位技術還主要用于無人車間的物品定位。

             

              3、RFID室內定位技術

            射頻識別室內定位技術利用射頻方式,固定天線把無線電信號調成電磁場,附著于物品的標簽進過磁場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。(感應門禁卡和商場防盜系統用的就是這種技術)

            射頻識別室內定位技術作用距離很近,但它可以在幾毫秒內得到厘米級定位精度的信息,且由于電磁場非視距等優點,傳輸范圍很大,而且標識的體積比較小,造價比較低。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。

            射頻識別室內定位使用場景:已經被倉庫、工廠、商場廣泛使用在貨物、商品流轉定位上。

             

              4、藍牙室內定位技術

            藍牙室內技術是利用在室內安裝的若干個藍牙局域網接入點,把網絡維持成基于多用戶的基礎網絡連接模式,并保證藍牙局域網接入點始終是這個微微網(piconet)的主設備,然后通過測量信號強度對新加入的盲節點進行三角定位。

            藍牙室內定位技術最大的優點是設備體積小、短距離、低功耗,容易集成在手機等移動設備中。只要設備的藍牙功能開啟,就能夠對其進行定位。藍牙傳輸不受視距的影響,但對于復雜的空間環境,藍牙系統的穩定性稍差,受噪聲信號干擾大且在于藍牙器件和設備的價格比較昂貴。

            藍牙室內定位使用場景:主要應用于對人的小范圍定位,例如單層大廳或商店?,F在已經被某些廠商開始用于LBS推廣。

             

              5、Wi-Fi室內定位技術

            Wi-Fi定位技術有兩種,一種是通過移動設備和三個無線網絡接入點的無線信號強度,通過差分算法,來比較精準地對人和車輛的進行三角定位。另一種是事先記錄巨量的確定位置點的信號強度,通過用新加入的設備的信號強度對比擁有巨量數據的數據庫,來確定位置(“指紋”定位)。

            Wi-Fi定位可以在廣泛的應用領域內實現復雜的大范圍定位、監測和追蹤任務,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,無法做到精準定位。由于Wi-Fi路由器和移動終端的普及,使得定位系統可以與其他客戶共享網絡,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。

            Wi-Fi定位適用場景:對人或者車的定位導航,可以于醫療機構、主題公園、工廠、商場等各種需要定位導航的場合。

             

              6、ZigBee室內定位技術

            ZigBee室內定位技術通過若干個待定位的盲節點和一個已知位置的參考節點與網關之間形成組網,每個微小的盲節點之間相互協調通信以實現全部定位。

            ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網絡技術,這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過無線電波將數據從一個節點傳到另一個節點,作為一個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的影響都很大,而且定位精度取決于信道物理品質、信號源密度、環境和算法的準確性,造成定位軟件的成本較高,提高空間還很大。

            ZigBee室內定位使用場景:已經被很多大型的工廠和車間作為人員在崗管理系統所采用。

             

              7、超寬帶室內定位技術

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

            超寬帶通信不需要使用傳統通信體制中的載波,而是通過發送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數據,因此具有GHz量級的帶寬。由于超寬帶定位技術具有穿透力強、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點,前景相當廣闊。但由于新加入的盲節點也需要主動通信使得功耗較高,而且事先也需要布局,使得成本還無法降低。

            UWB室內定位使用場景:可用于各個領域的室內精確定位和導航,包括人和大型物品,例如汽車地庫停車導航、礦井人員定位、貴重物品倉儲等。

             


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