八大室內無線定位方案對比
發布時間:2017-07-07 責任編輯:wenwei
【導讀】不同於GPS,AGPS等deng室shi外wai定ding位wei係xi統tong,室shi內nei定ding位wei係xi統tong依yi然ran沒mei有you形xing成cheng一yi個ge有you力li的de組zu織zhi來lai製zhi定ding統tong一yi的de技ji術shu規gui範fan,現xian行xing的de技ji術shu手shou段duan都dou是shi在zai各ge個ge企qi業ye各ge自zi定ding義yi的de私si有you協xie議yi和he方fang案an下xia發fa展zhan,也ye致zhi使shi各ge種zhong室shi內nei定ding位wei技ji術shu相xiang映ying生sheng輝hui。以yi下xia我wo們men針zhen對dui幾ji種zhong不bu同tong原yuan理li的de室shi內nei定ding位wei技ji術shu,分fen別bie進jin行xing描miao述shu與yu對dui比bi。
提起定位導航,大家首先想到的是GPS,zhongguoyetuichulezijideweixingdingweixitongbeidouweixingdingweixitong。danshi,weixingdingweizhinengyongzaishiwaihuanjing,yidaoshinei,youyudaohangxinhaoshuaijiantaikuai,weixingdingweijiuwufashiyong。
suizheshidaifeisubianqian,kexuejishuxunmengfazhan,xinxifuwuzhiliangxiaolvtigao,shouganraoduxiao,zairenmendeshenghuogongzuojikexueyanjiuzhongqidaolefeichangzhongyaodezuoyong。shineidingweijishufeichangshiyong,juyoujiaodadetuozhankongjian,qiyingyongfanweiguangfan,zaifuzahuanjingxia,rutushuguan,tiyuguan,dixiacheku,huopincangkudengdoukeyishixianduirenyuanyijiwupindekuaisudingwei。
但是作為LBS最後一米的室內定位飽受關注,但技術的不夠成熟依然是不爭的事實。不同於GPS,AGPSdengshiwaidingweixitong,shineidingweixitongyiranmeiyouxingchengyigeyoulidezuzhilaizhidingtongyidejishuguifan,xianxingdejishushouduandoushizaigegeqiyegezidingyidesiyouxieyihefanganxiafazhan,yezhishigezhongshineidingweijishuxiangyingshenghui。
以下我們針對幾種不同原理的室內定位技術,分別進行描述與對比。
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,發射調製的紅外射線,通過安裝在室內的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,用於室內定位精度相對較高,但是由於紅外線隻能視距傳播,穿透性極差(可以參考家裏的電視遙控器),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後、甚至轉角都安裝接收端,布局複雜,使得成本提升,而定位效果有限。
紅外線室內定位技術比較適用於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。
藍牙室內定位技術
藍牙室內定位技術的代表是Nokia,推出了HAIP的de室shi內nei精jing確que定ding位wei解jie決jue方fang案an,采cai用yong基ji於yu藍lan牙ya的de三san角jiao定ding位wei技ji術shu,除chu了le使shi用yong手shou機ji的de藍lan牙ya模mo塊kuai外wai,還hai需xu部bu署shu藍lan牙ya基ji站zhan,最zui高gao可ke以yi達da到dao亞ya米mi級ji定ding位wei精jing度du。
藍(lan)牙(ya)室(shi)內(nei)技(ji)術(shu)是(shi)利(li)用(yong)在(zai)室(shi)內(nei)安(an)裝(zhuang)的(de)若(ruo)幹(gan)個(ge)藍(lan)牙(ya)局(ju)域(yu)網(wang)接(jie)入(ru)點(dian),把(ba)網(wang)絡(luo)維(wei)持(chi)成(cheng)基(ji)於(yu)多(duo)用(yong)戶(hu)的(de)基(ji)礎(chu)網(wang)絡(luo)連(lian)接(jie)模(mo)式(shi),並(bing)保(bao)證(zheng)藍(lan)牙(ya)局(ju)域(yu)網(wang)接(jie)入(ru)點(dian)始(shi)終(zhong)是(shi)這(zhe)個(ge)微(wei)微(wei)網(wang)(piconet)的主設備,然後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、digonghao,rongyijichengzaishoujidengyidongshebeizhong。zhiyaoshebeidelanyagongnengkaiqi,jiunenggouduiqijinxingdingwei。lanyachuanshubushoushijudeyingxiang,danduiyufuzadekongjianhuanjing,lanyaxitongdewendingxingshaocha,shouzaoshengxinhaoganraodaqiezaiyulanyaqijianheshebeidejiagebijiaoanggui。
藍牙室內定位主要應用於對人的小範圍定位,例如單層大廳或商店。現在已經被某些廠商開始用於LBS推廣。
超寬帶室內定位技術
超寬帶定位技術是一種全新的、與yu傳chuan統tong通tong信xin定ding位wei技ji術shu有you極ji大da差cha異yi的de新xin技ji術shu。它ta利li用yong事shi先xian布bu置zhi好hao的de已yi知zhi位wei置zhi的de錨mao節jie點dian和he橋qiao節jie點dian,與yu新xin加jia入ru的de盲mang節jie點dian進jin行xing通tong訊xun,並bing利li用yong三san角jiao定ding位wei或huo者zhe“指紋”定位方式來確定位置。
超寬帶定位的代表是Ubisense,其定位方案采用UWB(超寬帶)脈衝信號,由多個傳感器采用TDOA和AOA定位算法對標簽位置進行分析,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製中的載波,而是通過發送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈衝來傳輸數據,因此具有GHz量級的帶寬。由於超寬帶定位技術具有穿透力強、抗多徑效果好、安全性高、係統複雜度低、nengtigongjingquedingweijingdudengyoudian,qianjingxiangdangguangkuo。danyouyuxinjiarudemangjiedianyexuyaozhudongtongxinshidegonghaojiaogao,erqieshixianyexuyaobuju,shidechengbenhaiwufajiangdi。

超寬帶室內定位可用於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。
超聲波室內定位技術
超聲波室內定位係統是基於超聲波測距係統而開發,由若幹個應答器和主測距器組成:zhucejuqifangzhizaibeicewutishang,xiangweizhigudingdeyingdaqifashetongwuxiandianxinhao,yingdaqizaishoudaoxinhaohouxiangzhucejuqifashechaoshengboxinhao,liyongfansheshicejufahesanjiaodingweidengsuanfaquedingwutideweizhi。

超chao聲sheng波bo室shi內nei定ding位wei整zheng體ti精jing度du很hen高gao,達da到dao了le厘li米mi級ji,結jie構gou相xiang對dui簡jian單dan,有you一yi定ding的de穿chuan透tou性xing而er且qie超chao聲sheng波bo本ben身shen具ju有you很hen強qiang的de抗kang幹gan擾rao能neng力li,但dan是shi超chao聲sheng波bo在zai空kong氣qi中zhong的de衰shuai減jian較jiao大da,不bu適shi用yong於yu大da型xing場chang合he,加jia上shang反fan射she測ce距ju時shi受shou多duo徑jing效xiao應ying和he非fei視shi距ju傳chuan播bo影ying響xiang很hen大da,造zao成cheng需xu要yao精jing確que分fen析xi計ji算suan的de底di層ceng硬ying件jian設she施shi投tou資zi,成cheng本ben太tai高gao。
超聲波定位應用案例的代表是Shopkic,zaidianpuanzhuangchaoshengboxinhaohe,nenggoubeishoujimaikefengjiancedao,congershixiandingwei,zhuyaoyongyudianpudeqiandao。zaishumabishangyijingbeiguangfanliyong,erhaishangtankuangyeyongdaolecileijishu,shineidingweijishuhaizhuyaoyongyuwurenchejiandewupindingwei。
LED定位
LED定位的代表是Bytelight, LED定位係統通過往天花板上的LED燈(deng)具(ju)實(shi)現(xian),燈(deng)具(ju)發(fa)出(chu)像(xiang)莫(mo)斯(si)電(dian)報(bao)密(mi)碼(ma)一(yi)樣(yang)的(de)閃(shan)爍(shuo)信(xin)號(hao),再(zai)由(you)用(yong)戶(hu)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)照(zhao)相(xiang)機(ji)接(jie)收(shou)並(bing)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce),而(er)且(qie)用(yong)戶(hu)不(bu)需(xu)要(yao)將(jiang)手(shou)機(ji)相(xiang)機(ji)對(dui)準(zhun)某(mou)一(yi)個(ge)特(te)定(ding)方(fang)向(xiang),亦(yi)可(ke)以(yi)接(jie)收(shou)到(dao)反(fan)饋(kui)過(guo)來(lai)的(de)直(zhi)接(jie)光(guang)源(yuan)信(xin)號(hao),定(ding)位(wei)精(jing)度(du)可(ke)以(yi)在(zai)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。

Wi-Fi室內定位技術
Wi-Fidingweijishuyouliangzhong,yizhongshitongguoyidongshebeihesangewuxianwangluojierudiandewuxianxinhaoqiangdu,tongguochafensuanfa,laibijiaojingzhundiduirenhecheliangdejinxingsanjiaodingwei。lingyizhongshishixianjilujuliangdequedingweizhidiandexinhaoqiangdu,tongguoyongxinjiarudeshebeidexinhaoqiangduduibiyongyoujuliangshujudeshujuku,laiquedingweizhi(“指紋”定位)。

WifislamMeridian智慧圖Wi-Fi定位由於Wi-Fi網絡的普及,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定位產品主要應用在專業行業領域(礦井、監獄、醫院、石油石化等),如Aeroscout和Ekahau公司的Wi-Fi定位產品。一些Wi-Fi網絡設備廠商如Cisco、Motorola等公司也有自己的Wi-Fi定位產品,並隨著其Wi-Fi網絡設備的推廣,已經有很多應用。隨著市場(特別是大眾消費相關行業)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,一年多來已經覆蓋了北美和歐洲一萬大家大型場館,近期也湧現出一批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Wi-Fi室內定位產品。
Wi-Fi定位可以在廣泛的應用領域內實現複雜的大範圍定位、監測和追蹤任務,總精度比較高,但是用於室內定位的精度隻能達到2米左右,無法做到精準定位。由於Wi-Fi路由器和移動終端的普及,使得定位係統可以與其他客戶共享網絡,硬件成本很低,而且Wi-Fi的定位係統可以降低了射頻(RF)幹擾可能性。
ZigBee室內定位技術
ZigBeeshineidingweijishutongguoruogangedaidingweidemangjiedianheyigeyizhiweizhidecankaojiedianyuwangguanzhijianxingchengzuwang,meigeweixiaodemangjiedianzhijianxianghuxietiaotongxinyishixianquanbudingwei。
ZigBee是一種新興的短距離、低(di)速(su)率(lv)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu),這(zhe)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)隻(zhi)需(xu)要(yao)很(hen)少(shao)的(de)能(neng)量(liang),以(yi)接(jie)力(li)的(de)方(fang)式(shi)通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)電(dian)波(bo)將(jiang)數(shu)據(ju)從(cong)一(yi)個(ge)節(jie)點(dian)傳(chuan)到(dao)另(ling)一(yi)個(ge)節(jie)點(dian),作(zuo)為(wei)一(yi)個(ge)低(di)功(gong)耗(hao)和(he)低(di)成(cheng)本(ben)的(de)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong),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,而且定位精度取決於信道物理品質、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室內定位已經被很多大型的工廠和車間作為人員在崗管理係統所采用。

射頻識別(RFID)室內定位技術
射(she)頻(pin)識(shi)別(bie)室(shi)內(nei)定(ding)位(wei)技(ji)術(shu)利(li)用(yong)射(she)頻(pin)方(fang)式(shi),固(gu)定(ding)天(tian)線(xian)把(ba)無(wu)線(xian)電(dian)信(xin)號(hao)調(tiao)成(cheng)電(dian)磁(ci)場(chang),附(fu)著(zhe)於(yu)物(wu)品(pin)的(de)標(biao)簽(qian)進(jin)過(guo)磁(ci)場(chang)後(hou)感(gan)應(ying)電(dian)流(liu)生(sheng)成(cheng)把(ba)數(shu)據(ju)傳(chuan)送(song)出(chu)去(qu),以(yi)多(duo)對(dui)雙(shuang)向(xiang)通(tong)信(xin)交(jiao)換(huan)數(shu)據(ju)以(yi)達(da)到(dao)識(shi)別(bie)和(he)三(san)角(jiao)定(ding)位(wei)的(de)目(mu)的(de)。(感應門禁卡和商場防盜係統用的就是這種技術)

射she頻pin識shi別bie室shi內nei定ding位wei技ji術shu作zuo用yong距ju離li很hen近jin,但dan它ta可ke以yi在zai幾ji毫hao秒miao內nei得de到dao厘li米mi級ji定ding位wei精jing度du的de信xin息xi,且qie由you於yu電dian磁ci場chang非fei視shi距ju等deng優you點dian,傳chuan輸shu範fan圍wei很hen大da,而er且qie標biao識shi的de體ti積ji比bi較jiao小xiao,造zao價jia比bi較jiao低di。但dan其qi不bu具ju有you通tong信xin能neng力li,抗kang幹gan擾rao能neng力li較jiao差cha,不bu便bian於yu整zheng合he到dao其qi他ta係xi統tong之zhi中zhong,且qie用yong戶hu的de安an全quan隱yin私si保bao障zhang和he國guo際ji標biao準zhun化hua都dou不bu夠gou完wan善shan。
射頻識別室內定位已經被倉庫、工廠、商場廣泛使用在貨物、商品流轉定位上。
綜合來說,以下的圖表從精度及成本的角度很好的表征了目前常見的室內定位方案的對比:


本文來源於電子技術設計。
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