我們常用的定位技術當屬GPS衛(wèi)星定位,無論是汽車還是手機導航,都會用到GPS,但一旦到了室內,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支持。因此,室內定位的研究成為無線傳感器網(wǎng)絡服務的一個重要分支。
常用的室內定位技術包括:WiFi、藍牙、RFID、紅外、ZigBee、UWB等等,本文就將這幾種定位方式進行對比,看看哪種室內定位技術更好。
WiFi定位技術
WiFi定位技術是采用經驗測試和信號傳播模型相結合的方式,對已接入的移動設備進行位置定位,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前連接的WiFi接入點,而不是參照周邊Wi-Fi的信號強度合成圖,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。
藍牙定位技術
藍牙定位技術是目前市場上應用部署比較多的,相對來說也是一種比較成熟的定位技術。藍牙和WiFi之間的差別不是太大,但是準確性會比WiFi(3-5m)高一點。
藍牙定位采用基于藍牙的三角測距技術,除了使用手機的藍牙模塊外,還需要部署藍牙信標,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。
藍牙定位技術的最大優(yōu)點是體積小,距離短,功耗低,可以集成到手機等移動設備中,只需打開設備的藍牙功能,就可進行定位。藍牙傳輸不受視線影響,但是對于復雜的工業(yè)環(huán)境,藍牙系統(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
RFID定位的基本原理是通過一組固定的讀取器讀取目標RFID標簽的特征信息(例如身份ID,接收信號強度等),它也可以使用最近鄰法,多邊定位法,接收信號強度等確定標簽位置的方法。
RFID室內定位技術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備的巡檢,人員安全確認等目的。
紅外定位技術
紅外定位實現(xiàn)方法一:將定位對象附上一個會發(fā)射紅外線的電子標簽,通過室內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,直接對運動目標進行定位。
這種方式不需要定位對象攜帶任何終端或標簽,隱蔽性強,常用于安防領域。
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。
ZigBee定位技術
Zigbee定位是通過Zigbee網(wǎng)絡相互協(xié)調通信,來設備的位置定位。ZigBee定位的特點是響應速度快、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信號強度(RSSI)在傳輸過程中極易受附進環(huán)境影響,引發(fā)多路徑效應和異常信號衰減,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、結構復雜性和算法。
UWB定位技術
UWB定位技術源于20世紀60年代興起的脈沖通信技術,具有穿透力強,抗多徑效應好,安全性高,系統(tǒng)復雜度低,抗干擾能力強,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,還有學者認為,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,這甚至會影響到民航等許多系統(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定位技術爭議較大,WiFi、藍牙、ZigBee等室內定位技術較為普遍。