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常见室内定位优缺点及应用

2021-04-13
根据诺基亚提供的数据,人们87%-90%的时间在室内度过。由于室内空间越来越庞大复杂,停车场反向寻车、查找某件特定商品、定位走散的家人等变得越来越困难,室内定位的需求前所未有高涨。市面上的室内定位技术多种多样,也应对着不同层次的应用需求。对于应用端而言,选择使用什么样的定位技术主要是由两个方面来决定:

 

第一,是应用属性要求,某些应用场景是强制性的,某些应用场景是需要超高精度的来实现应用需求的。
第二,是基于成本的考虑,即在能满足应用需求的基础之上,任何用户都是希望价格越低越好。

基于这两个最基本的准则,我们可以看下市场上常用室内定位技术

 

 

1,红外线定位技术 

 

 

 

红外线只能视距传播,穿透性极差,当标识被遮挡时就无法正常工作,也极易受灯光、烟雾等环境因素影响明显。加上红外线的传输距离不长,使其在布局上,无论哪种方式,都需要在每个遮挡背后、甚至转角都安装接收端,布局复杂,使得成本提升,而定位效果有限。

  红外线室内定位技术比较适用于实验室对简单物体的轨迹精确定位记录以及室内自走机器人的位置定位。 

 

 

2,超声波室内定位技术 
 


  超声波室内定位整体精度很高,达到了厘米级,结构相对简单,有一定的穿透性而且超声波本身具有很强的抗干扰能力,但是超声波在空气中的衰减较大,不适用于大型场合,加上反射测距时受多径效应和非视距传播影响很大,造成需要精确分析计算的底层硬件设施投资,成本太高。

  超声波定位技术在数码笔上已经被广泛利用,而海上探矿也用到了此类技术,室内定位技术还主要用于无人车间的物品定位。 

 

 

 

3,射频识别(RFID)室内定位技术 
 

 

  射频识别室内定位技术作用距离很近,但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息,且由于电磁场非视距等优点,传输范围很大,而且标识的体积比较小,造价比较低。但其不具有通信能力,抗干扰能力较差,不便于整合到其他系统之中,且用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善。

  射频识别室内定位已经被仓库、工厂、商场广泛使用在货物、商品流转定位上。 

 

 

4,蓝牙室内定位技术 
 

 

蓝牙室内定位技术最大的优点是设备体积小、短距离、低功耗,容易集成在手机等移动设备中。只要设备的蓝牙功能开启,就能够对其进行定位。蓝牙传输不受视距的影响,但对于复杂的空间环境,蓝牙系统的稳定性稍差,受噪声信号干扰大且在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵。新兴的蓝牙AoA的定位方精度可以达到亚米级。

  蓝牙室内定位主要应用于对人的小范围定位,例如单层大厅或商店。现在已经被某些厂商开始用于LBS推广。 

 

 

5,Wi-Fi室内定位技术 
 

 

Wi-Fi定位可以在广泛的应用领域内实现复杂的大范围定位、监测和追踪任务,总精度比较高,但是用于室内定位的精度只能达到2米左右,无法做到精准定位。由于Wi-Fi路由器和移动终端的普及,使得定位系统可以与其他客户共享网络,硬件成本很低,而且Wi-Fi的定位系统可以降低了射频(RF)干扰可能性。

Wi-Fi定位适用于对人或者车的定位导航,可以于医疗机构、主题公园、工厂、商场等各种需要定位导航的场合。 

 

 

6,ZigBee室内定位技术 
 

 

ZigBee是一种短距离、低速率无线网络技术,这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个节点传到另一个节点,作为一个低功耗和低成本的通信系统,ZigBee的工作效率非常高。但ZigBee的信号传输受多径效应和移动的影响都很大,而且定位精度取决于信道物理品质、信号源密度、环境和算法的准确性,造成定位软件的成本较高,提高空间还很大。

ZigBee室内定位已经被很多大型的工厂和车间作为人员在岗管理系统所采用。

 

 

7,超宽带室内定位技术 
 

 

超宽带(UWB)定位技术它利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点,与新加入的盲节点进行通讯,并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。 
 
超宽带通信具有GHz量级的带宽,该定位技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。但由于新加入的盲节点也需要主动通信使得功耗较高,而且事先也需要布局,使得成本还无法降低。 
超宽带室内定位可用于各个领域的室内精确定位和导航,包括人和大型物品,例如汽车地库停车导航、矿井人员定位、贵重物品仓储等。

 

 
 
 
 

事实上,单一的技术很难满足应用的市场,即便是能满足,也会造成成本或者资源的浪费,因此,在具体项目中,很多技术方案都是多技术种类的融合。比如说,在一个大园区里,泛在的定位需求用WiFi就可以,而室内人员管理可以基于蓝牙实现,某些重要的资产或者区域的管理,可以基于UWB来实现,而如果要考虑数据的采集与上传,还需要结合其他的无线技术一起。因此,未来的定位技术应用市场,多技术的融合方案更加符合市场的需求。

 
 
 

 

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