室内定位技术有哪些(七大室内定位技术详解)
七种室内定位技术1、红外定位技术红外室内定位有两种。第一种是待定位目标以红外IR标志为移动点,发射调制红外线,由安装在室内的光学传感器接收定位;第二种方式是通过多对发射器和接收器编织红外网覆盖待测空间,直接定位运动目标。
红外技术已经非常成熟,室内定位的精度也比较高。但由于红外线只能在视线范围内传播,穿透力很差(参考家里的电视遥控器),当logo被遮挡时就无法正常工作,还容易受到灯光、烟雾等环境因素的影响。此外,红外线的传输距离并不长,这就需要以任何方式将接收端安装在每个遮蔽物的后面甚至角落。布局复杂,导致成本增加,定位效果有限。
红外室内定位技术更适合实验室对简单物体和室内自走机器人的轨迹进行精确定位和记录。
2、超声波室内定位技术超声波室内定位系统是在超声波测距系统的基础上发展起来的,由若干个转发器和一个主测距仪组成。主测距仪放置在被测物体上,向固定位置的应答机发射相同的无线电信号。应答器接收到信号后,将超声波信号传输到主测距仪,通过反射测距、三角测量等算法确定物体的位置。
超声波室内定位整体精度很高,达到厘米级,结构相对简单,有一定穿透力,抗干扰能力强。而超声波在空气中衰减较大,不适合大规模场合,反射测距受多径效应和非视距传播影响较大,导致需要精确分析计算的底层硬件设施投入,成本过高。
超声波定位技术在数码笔中已经有了广泛的应用,在海上勘探中也有应用,室内定位技术也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采用射频方式,固定天线将无线电信号调制成电磁场。贴在物品上的标签进入磁场后,产生感应电流传输数据,通过多对双向通信交换数据,达到识别和三角测量的目的。(该技术用于感应门禁卡和商场防盗系统。)
射频识别室内定位技术距离很近,但是可以在几毫秒内得到厘米级的定位精度信息,而且由于电磁场非视距等优势,传输范围很大,标识尺寸比较小,成本比较低。但它没有通信能力,抗干扰能力差,很难集成到其他系统中,用户的安全和隐私保护以及国际标准化也不完善。
射频识别室内定位已经广泛应用于仓库、工厂和商场对货物和商品的流通进行定位。
4、蓝牙室内定位技术是利用安装在室内的几个蓝牙局域网接入点来维持网络作为基于多用户的基本网络连接方式,并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网的主设备,然后通过测量信号强度对新加入的盲节点进行三角定位。
蓝牙室内定位技术最大的优点是体积小、距离短、功耗低、易于集成在手机等移动设备中。只要打开设备的蓝牙功能,就可以定位。蓝牙传输不受视线影响,但对于复杂的空间环境,蓝牙系统的稳定性稍差,受噪声信号干扰较大,且蓝牙设备和器材价格相对昂贵。
蓝牙室内定位主要用于定位sma中的人
5、Wi-Fi室内定位技术Wi-Fi定位技术有两种。一种是通过差分算法,通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度,对人和车辆进行更精确的三角定位。另一种是事先记录下数量庞大的已确定位置点的信号强度,通过新增设备的信号强度与拥有庞大数据的数据库进行对比来确定位置(“指纹”定位)。
Wi-Fi定位可以在广泛的应用中实现复杂的大规模定位、监控和跟踪任务,总精度比较高。而室内定位的精度只能达到2米左右,无法实现精确定位。由于Wi-Fi路由器和移动终端的普及,定位系统可以与其他客户共享网络,硬件成本很低。此外,Wi-Fi定位系统可以降低射频(RF)干扰的可能性。
Wi-Fi定位适用于人或车的定位导航,可用于医疗机构、主题公园、工厂、商场等需要定位导航的场合。
6、ZigBee室内定位技术ZigBee室内定位技术在若干个待定位的盲节点和一个位置已知的参考节点与网关之间形成网络,各个微小的盲节点相互协调通信,实现全部定位。
ZigBee是一种新的短距离、低速率无线网络技术。这些传感器只需要很少的能量,通过无线电波以中继的方式将数据从一个节点传输到另一个节点。ZigBee作为一种低功耗、低成本的通信系统,工作效率非常高。然而,ZigBee的信号传输受多径效应和移动的影响很大,定位精度取决于信道的物理质量、信号源密度、环境和算法的精度,导致定位软件成本高,改进空间大。
ZigBee室内定位已被许多大型工厂和车间采用,作为人员在职管理系统。
7、超宽带室内定位技术超宽带定位技术是一种全新的技术,与传统的通信定位技术有很大的不同。它使用预先安排的锚节点和位置已知的桥节点与新的盲节点进行通信,并使用三角测量或“指纹”定位来确定位置。
超宽带通信不需要使用传统通信系统中的载波,而是通过发送和接收纳秒或更短的极窄脉冲来传输数据,因此具有GHz的带宽。超宽带定位技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低等优点,并能提供精确的定位精度,因此前景相当广阔。但由于新加入的盲节点也需要主动通信,功耗较高,需要提前布局,无法降低成本。
超宽带室内定位可用于各种领域的室内精确定位和导航,包括人和大件物品,如汽车车库的停车导航、矿井中的人员定位、贵重物品存放等。
室内定位常用算法(一)浙大INEMO系统这项技术据说有两种方案,集成房间级(精度10m)和办公室隔间级(精度1m到2m)。INEMO通过用户携带的节点与邻室信标节点的信息交互,以及信号强度来判断用户所在的房间。
这项技术虽然成本下来了,精度等性能也下来了,在一些特殊场合可能会相对有效的使用,但是在室内定位技术大规模有效应用的市场需求下,无法满足用户的需求,所以不得而知。
(2)苹果2013年推出的苹果iBeaconiBeacon室内定位系统,后来制定了iBeacon认证标准,准备在全球推行。其信标节点配备了具有低功耗蓝牙(BLE)通信功能的设备。工作时,它利用BLE技术向周围发送自己唯一的ID,接收到相应信号的应用软件会根据ID中包含的信息进行处理,从而实现判断位置、投放广告等功能。
与传统蓝牙技术相比,低功耗蓝牙技术显著提高了功耗和效率。许多不同的iBeacon制造商已经对实际产品进行了试验。在报告中,电池寿命一般可以维持在1到24个月。
但是由于他巨大的成本投入,复杂的部署和运维流程,以及非理想条件下误差报5m左右的消息,使得系统的大规模实施处于刚起步到一定程度就进入瓶颈状态的尴尬阶段。
(3)诺基亚的HAIP技术被集成到蓝牙中,并计划成为其协议的一部分。当这个预期目标达到后,只要你的设备配备了蓝牙模块,就可以利用这个技术进行定位。蓝牙会配合安装在室内的定位发射器,通过两者之间的通信来完成定位。根据诺基亚官方的消息,这项技术的准确度和精度可靠性优于WLAN,在办公环境下可以达到不到一米甚至30厘米,而且不受环境因素的影响。一个发射台可以覆盖100米的距离,它可以安装在更高的屋顶上,覆盖范围为1000平方米。低功耗的特点也非常突出,发射台使用普通纽扣电池可以使用两年以上。
由于蓝牙基站普及程度不够,室内精确定位成本较高。如果精度达标,在组装、运维方面会有大量的长期投入,在大型商场、多层地下车库、军事场馆等主要环境非常复杂多变的地方,因为可能会有多层混凝土结构,即使发射站安装在楼顶,精度也不一定能保证。到目前为止,还没有明显的迹象表明这项技术已经付诸实践,似乎这项技术暂时被忽视了。
其他室内定位系统,如微软R&D中心的雷达系统,早期使用超声波技术和三角定位技术的ActiveBat定位系统,麻省理工学院的Cricket position support系统和高通的Gimbal系统,基本都是使用电磁波、红外线、超声波等介质,信号类型和算法也基本相同。
室内定位解决方案所需的精度:不同应用对精度的要求差异很大。例如,在超市或仓库中查找特定商品可能需要1米甚至更低的精度。如果在购物中心找特定的品牌或餐厅,5-10米的精度就能满足要求。
覆盖率:覆盖率主要是指一项技术和解决方案能够提供满足精度的覆盖率的程度。有些技术需要有相应的或专门的基础设施支持,配合相应的定位终端使用,所以它的覆盖范围只是相应技术的环境范围。
可靠性:如上所述,室内环境是非常动态的,会经常变化,比如商场的设置和隔断。另一方面,定位所依赖的基础设施也会经常变化。比如在一些大型会议中,参展商会自己设置WiFi热点,这些设施会动态改变位置,甚至有时会开关。如果定位技术基于WiFi,可靠的系统应该不会受到这些因素的影响。
成本和复杂性:成本和复杂性指标包括两个方面。一个是定位终端的成本,是否可以在不增加新硬件的情况下使用终端现有的硬件。另一方面是布局和维护的成本和复杂程度,包括布局和维护所需的设施以及采集相关的数据库。
功耗:定位产生的功耗是一个非常重要的指标,尤其是使用电池的移动设备。如果耗电量大,设备很快就会没电,会限制用户的使用。有调查显示,电池消耗过快是很多用户不开启定位功能的一大因素。因此,要想实现随时随地的位置感知,就必须降低定位增加的设备额外功耗。
可伸缩性:可伸缩性是指解决方案扩展到更大覆盖范围和更容易实现的能力
响应时间:系统给出位置更新所需的时间就是响应时间,不同的应用有不同的要求。例如,移动用户和导航应用需要快速的位置更新。
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