我們常用的定位技術(shù)當(dāng)屬GPS衛(wèi)星定位,無論是汽車還是手機(jī)導(dǎo)航,都會用到GPS,但一旦到了室內(nèi),由于建筑物的遮擋,GPS便無法做到精確的定位。
目前,隨著5G技術(shù)的發(fā)展,新的編碼方式、波束賦形、大規(guī)模天線陣列、毫米波頻譜等為高精度距離測量提供技術(shù)支持。因此,室內(nèi)定位的研究成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一個重要分支。
常用的室內(nèi)定位技術(shù)包括:WiFi、藍(lán)牙、RFID、紅外、ZigBee、UWB等等,本文就將這幾種定位方式進(jìn)行對比,看看哪種室內(nèi)定位技術(shù)更好。
WiFi定位技術(shù)
WiFi定位技術(shù)是采用經(jīng)驗測試和信號傳播模型相結(jié)合的方式,對已接入的移動設(shè)備進(jìn)行位置定位,最高精確度大約在1米至20米之間。
如果定位測算僅基于當(dāng)前連接的WiFi接入點,而不是參照周邊Wi-Fi的信號強(qiáng)度合成圖,則WiFi定位就很容易存在誤差(例如:定位樓層錯誤)。
另外,WiFi接入點通常都只能覆蓋半徑90米左右的區(qū)域,而且很容易受到其他信號的干擾,從而影響其精度,定位器的能耗也較高。
藍(lán)牙定位技術(shù)
藍(lán)牙定位技術(shù)是目前市場上應(yīng)用部署比較多的,相對來說也是一種比較成熟的定位技術(shù)。藍(lán)牙和WiFi之間的差別不是太大,但是準(zhǔn)確性會比WiFi(3-5m)高一點。
藍(lán)牙定位采用基于藍(lán)牙的三角測距技術(shù),除了使用手機(jī)的藍(lán)牙模塊外,還需要部署藍(lán)牙信標(biāo),可以實現(xiàn)亞米級的最高定位精度,但是是需要布置太多的信標(biāo)。
藍(lán)牙定位技術(shù)的最大優(yōu)點是體積小,距離短,功耗低,可以集成到手機(jī)等移動設(shè)備中,只需打開設(shè)備的藍(lán)牙功能,就可進(jìn)行定位。藍(lán)牙傳輸不受視線影響,但是對于復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境,藍(lán)牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差,抗遮擋能力有待提高,并且容易受到噪聲信號的干擾。
RFID定位技術(shù)
RFID定位的基本原理是通過一組固定的讀取器讀取目標(biāo)RFID標(biāo)簽的特征信息(例如身份ID,接收信號強(qiáng)度等),它也可以使用最近鄰法,多邊定位法,接收信號強(qiáng)度等確定標(biāo)簽位置的方法。
RFID室內(nèi)定位技術(shù)精度從幾厘米到幾米不等,主要針對人員是否存在于區(qū)域中,無法實現(xiàn)實時跟蹤,可以說是存在性定位,因此不適用于大型設(shè)備的巡檢,人員安全確認(rèn)等目的。
紅外定位技術(shù)
紅外定位實現(xiàn)方法一:將定位對象附上一個會發(fā)射紅外線的電子標(biāo)簽,通過室內(nèi)安放的多個紅外傳感器測量信號源的距離或角度,從而計算出對象所在的位置。
這種方法在空曠的室內(nèi)容易實現(xiàn)較高精度,但紅外很容易被障礙物遮擋,傳輸距離也不長,因此需要大量密集部署傳感器,造成較高的硬件和施工成本。
紅外定位實現(xiàn)方法一:紅外織網(wǎng),即通過多對發(fā)射器和接收器織成的紅外線網(wǎng)覆蓋待測空間,直接對運動目標(biāo)進(jìn)行定位。
這種方式不需要定位對象攜帶任何終端或標(biāo)簽,隱蔽性強(qiáng),常用于安防領(lǐng)域。
但實現(xiàn)精度較高的定位需要部署大量紅外接收和發(fā)射器,成本非常高,因此只有高等級的安防才會采用此技術(shù)。
ZigBee定位技術(shù)
Zigbee定位是通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)調(diào)通信,來設(shè)備的位置定位。ZigBee定位的特點是響應(yīng)速度快、功耗低,可實現(xiàn)人員位置監(jiān)控,人員考勤、緊急撤離、災(zāi)害定位搜救等功能。適用于大型的工廠、礦井下、隧道工程等作業(yè)環(huán)境。
但是Zigbee信號強(qiáng)度(RSSI)在傳輸過程中極易受附進(jìn)環(huán)境影響,引發(fā)多路徑效應(yīng)和異常信號衰減,因此該定位系統(tǒng)的精度取決于靜態(tài)節(jié)點密度、環(huán)境穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和算法。
UWB定位技術(shù)
UWB定位技術(shù)源于20世紀(jì)60年代興起的脈沖通信技術(shù),具有穿透力強(qiáng),抗多徑效應(yīng)好,安全性高,系統(tǒng)復(fù)雜度低,抗干擾能力強(qiáng),厘米級超高定位精度等優(yōu)點。
但UWB系統(tǒng)占用的帶寬很高,UWB系統(tǒng)可能會干擾現(xiàn)有其他無線通信系統(tǒng),因此UWB系統(tǒng)的頻率許可問題一直在爭論之中;另外,還有學(xué)者認(rèn)為,盡管UWB系統(tǒng)發(fā)射的平均功率很低,但由于其脈沖持續(xù)時間很短,瞬時功率峰值可能會很大,這甚至?xí)绊懙矫窈降仍S多系統(tǒng)的正常工作。
通過以上的對比,每種定位方式都有各自的優(yōu)缺點以及適用的環(huán)境,目前WUB定位技術(shù)爭議較大,WiFi、藍(lán)牙、ZigBee等室內(nèi)定位技術(shù)較為普遍。
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