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什么是室内定位,有哪些比较好的室内定位技术?

2019-06-14 11:12:52 来源:
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什么是室内定位? 室内定位是指在室内环境中实现位置定位,主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系,从而实现人员、物体等在室内空间中的位置

当在室内环境无法使用卫星定位时,使用室内定位技作为卫星定位的辅助定位,来解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题。
 


什么是室内定位?
室内定位是指在室内环境中实现位置定位,主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系,从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。

有哪些比较好的室内定位技术?
目前国内室内定位技术可谓是百花齐放,目前有蓝牙室内定位、红外室内定位、超声波室内定位、射频识别定位、惯性传感器定位、基站室内定位、WIFI室内定位、超宽带定位等诸多定位技术,在各个行业领域都有所应用。

蓝牙定位
蓝牙室内定位根据测量终端设备信号强度通过定位算法进行定位。iBeacon是苹果企业制定的专用于蓝牙定位的一种协议技术,定位精度在2~3m(部分技术商可实现米级以下定位)。蓝牙定位技术安全性高、成本低、功耗低、设备体积小,容易大范围的普及和部署实施。

红外线定位
红外线定位通过室内的光学传感器接收到的红外线发射器发射出的特定红外线(InfraredRay)后进行定位。Cambridge大学AT&T实验室开发的红外线室外定位系统Active BadgeSystem被称为第一代的英皇宫殿网上娱乐场;Ambiplex在2011年提出了IR.Loc系统通过测量热辐射进行定位,在10m范围内的定位精度达到20~30cm。红外线室内定位精度相对较高,但是无法穿透障碍物,仅在直线可视距离内传播,有效距离较短,受室内布局和灯光影响较大,定位成本较高,实际应用上存在一定局限性。

超声波定位
超声波定位是采用反射式测量方法,根据发射超声波到参考节点响应回波的时间差计算与参考节点之间的距离,通过三角定位方法计算出待测目标的位置。ActiveBat是超声波定位系统的先驱,通过密集部署大量的超声波接收设备,达到3cm的定位精度。SonitorIPS是一个能够进行商业应用的超声波定位解决方案,已经应用在若干大型医院用于跟踪病人和医疗设备,精度达到房间级。超声波定位能在非可视距离下传播,定位精度较高且误差较小,但是超声波信号传输衰减严重,定位有效范围有限,设备成本较高,适用于特定环境下的室内定位应用。

射频识别定位
射频识别(Radio FrequencyIdentification,简称RFID)定位技术利用射频信号进行非接触式双向通信交换数据以达到识别和定位的目的。目前,具有代表性的RFID定位系统有MITOxygen 项目开发的Cricket 系统、华盛顿大学的SpotON系统、MicroSoft企业的 RADAR系统等。RFID技术传输范围大、成本很低,但作用距离短,最长只有几十米,而且射频信号不具有通信能力,只使用射频识别技术是不能进行室内定位的,必须与其他辅助技术相结合才能完成。

惯性传感器定位
利用惯性传感器采集的运动数据,如加速度传感器、陀螺仪等测量物体的速度、方向、加速度等信息,通过积分定位方法或者基于航位推测法,经过各种运算得到物体的位置信息。随着行走时间增加,惯性导航定位的误差也在不断累积。由于其定位数据比较稳定,一般与GNSS技术相结合进行辅助导航,在无法接收到其他有效定位信号的情况下,使用该方法来辅助定位。

基站定位
从第二代、第三代到现在的 LTE 第四代通信系统定位技术的发展,使得利用基站进行定位的精度大大得到了提高。IngensandandBitzi论述了基站定位在采用Cell-ID、RSSI指纹、RSSI测距、AOA、TOA、TDOA等方法的优劣。Varshavsky通过基站室内定位中最普遍的RSSI指纹定位方法收集多层建筑的信号数据,能够区分建筑物的楼层,一般定位精度能达到2~4m,但受基站输出功率的动态调整影响,指纹定位并不适用于CDMA网络。基站定位在室内、室外广域环境下都能定位,能作为普适化的定位方案,但是定位精度与基站密度密切相关。

WiFi室内定位
近年来WiFi技术飞速发展,城市中的公共场所如大型超市商场、学校、企业等都已经广泛部署WiFi。WiFi室内定位技术已经出现了很多具有代表性的研究成果,如RADAR系统、Nibble系统、Weyes系统等英皇宫殿网上娱乐场。2012年,谷歌把WiFi室内定位和室内地图引入了GOOGLE地图中,一年内已经覆盖了北美和欧洲一万大家大型场馆。我国的百度、高德、四维、智慧图等企业也在研发WiFi室内定位产品。由于WiFi网络的普及,WiFi定位是目前比较流行的定位技术,定位精度能达到米级,定位成本低,定位信号收发范围大,适用性强,可以被普及推广。

超宽带定位
超宽带(Ultra WideBand,UWB)技术通过发送纳秒级或纳秒级以下的超窄脉冲来传输数据,可以获得GHz级的数据带宽,实现室内定位。Ubisense是TDOA和AOA相结合的英皇宫殿网上娱乐场,测距范围达到50m,精度可达15 cm。Zebra推出了Dart UWB系统,精度达到30 cm,测距范围达到100m。UWB难以实现大范围室内覆盖,较高的系统建设成本也限制了超宽带定位技术的应用。

总结:如何选择室内定位技术?这个应该根据实际场景需求(米级、厘米级)和预算来加以筛选。当然,定位精度越高,预算支出肯定也是越高的。

 

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