室內(nèi)定位方案及算法對(duì)比詳解
據(jù)統(tǒng)計(jì)我們一生當(dāng)中80%的時(shí)間是待在室內(nèi),但GPS卻不能在室內(nèi)運(yùn)作。心理學(xué)家說,人們對(duì)周遭環(huán)境不了解是會(huì)有恐懼感的,尤其在室內(nèi)的封閉空間更加如此。想一想你曾在地下停車場(chǎng)花了多少時(shí)間找路?那種找不到出口出去的感覺是不是很糟?
室內(nèi)定位導(dǎo)航有著巨大的需求和廣闊的前景:在商業(yè)場(chǎng)景下,商店希望消費(fèi)者進(jìn)店消費(fèi)時(shí)可以主動(dòng)發(fā)送一些促銷折扣,可以應(yīng)用到手機(jī)購物、移動(dòng)電子商務(wù)、個(gè)性化廣告/優(yōu)惠信息。用戶會(huì)希望能夠直接獲取商店或者所需產(chǎn)品的位置。在機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、會(huì)展中心、大型停車場(chǎng)等場(chǎng)所找登機(jī)口、找醫(yī)院科室、找展位、找車,太多太多需要導(dǎo)航定位。最后也是最重要的,家長不用再擔(dān)心孩子走丟了,通過室內(nèi)定位技術(shù)和室外定位技術(shù)的完美結(jié)合可以實(shí)時(shí)跟蹤孩子的位置。
室內(nèi)定位技術(shù)多方面的需求推動(dòng)了室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展。 目前室外定位技術(shù)成熟、市場(chǎng)機(jī)制良好、應(yīng)用廣泛。然而室內(nèi)無GPS信號(hào)無法進(jìn)行定位,但人們大部分時(shí)間是處在室內(nèi),故對(duì)室內(nèi)定位也有強(qiáng)烈的定位需求。室內(nèi)定位的技術(shù)分支多樣,下圖是各種室內(nèi)定位方案的對(duì)比圖:
1、UWB(超寬帶)脈沖信號(hào)
由多個(gè)傳感器采用TDOA和AOA定位算法對(duì)標(biāo)簽位置進(jìn)行分析,多徑分辨能力強(qiáng)、精度高,定位精度可達(dá)厘米級(jí)。但UWB難以實(shí)現(xiàn)大范圍室內(nèi)覆蓋,且手機(jī)不支持UWB,定位成本非常高。
2、RFID的定位
采用刷卡方式,根據(jù)閱讀器位置對(duì)刷卡人員或設(shè)備進(jìn)行區(qū)間定位。主要應(yīng)用在倉庫、工廠、商場(chǎng)廣泛使用在貨物、商品流轉(zhuǎn)定位上、ETC、辦公考勤等,無法進(jìn)行實(shí)時(shí)定位,定位精確度低,不具有通信能力,抗干擾能力較差。
3、ZigBee室內(nèi)定位技術(shù)
通過若干個(gè)待定位的盲節(jié)點(diǎn)和一個(gè)已知位置的參考節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間形成組網(wǎng),每個(gè)微小的盲節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)調(diào)通信以實(shí)現(xiàn)全部定位。作為一個(gè)低功耗和低成本的通信系統(tǒng),ZigBee的信號(hào)傳輸受多徑效應(yīng)和移動(dòng)的影響都很大,而且定位精度取決于信道物理品質(zhì)、信號(hào)源密度、環(huán)境和算法的準(zhǔn)確性,造成定位軟件的成本較高,提高空間還很大。ZigBee室內(nèi)定位已經(jīng)被很多大型的工廠和車間作為人員在崗管理系統(tǒng)所采用。
4、超聲波定位
應(yīng)用案例的代表是Shopkic,在商店內(nèi)安裝超聲波信號(hào)盒,手機(jī)麥克風(fēng)檢測(cè)到聲波,從而實(shí)現(xiàn)定位,主要用于店鋪的簽到。超聲波在空氣中的衰減較大,不適用于大型場(chǎng)合,加上反射測(cè)距時(shí)受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大,造成需要精確分析計(jì)算的底層硬件設(shè)施投資,成本太高。
5、 LED定位系統(tǒng)
通過往天花板上的LED燈具實(shí)現(xiàn),燈具發(fā)出像莫斯電報(bào)密碼一樣的閃爍信號(hào),再由用戶智能手機(jī)照相機(jī)接收并進(jìn)行檢測(cè),定位精度可以在1米之內(nèi)。LED定位需要改造LED燈具,增加芯片,增加成本,紅外線只能視距傳播,穿透性極差也極易受燈光、煙霧等環(huán)境因素影響明顯。定位效果有限。比較適用于實(shí)驗(yàn)室對(duì)簡單物體的軌跡精確定位記錄以及室內(nèi)自走機(jī)器人的位置定位。盡管如此,LED定位是一種很有潛力的室內(nèi)定位技術(shù)。
6、地磁和計(jì)算機(jī)視覺定位
目前這兩類產(chǎn)品大多用于軍事及科學(xué)探測(cè),如軍事上的水下導(dǎo)航常用的地磁導(dǎo)航,火星車的導(dǎo)航用到了計(jì)算機(jī)視覺導(dǎo)航。
7、Wi-Fi定位
由于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的普及,變得非常流行。Wi-Fi定位可以達(dá)到米級(jí)定位(1~10米), Wi-Fi定位技術(shù)有兩種,一種是通過移動(dòng)設(shè)備和三個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的無線信號(hào)強(qiáng)度,通過差分算法,來比較精準(zhǔn)地對(duì)人和車輛進(jìn)行三角定位。另一種是事先記錄巨量的確定位置點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度,通過用新加入的設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度對(duì)比擁有巨量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫,來確定位置(“指紋”定位)。但是iOS不支持Wi-Fi室內(nèi)定位(Apple把Wi-Fi底層的東西鎖住了,開發(fā)者無法得知一些Wi-Fi重要訊息),無法做到精準(zhǔn)定位且響應(yīng)速度不高。Wi-Fi定位適用于對(duì)人或者車的定位導(dǎo)航,可用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)、主題公園、工廠、商場(chǎng)等各種需要定位導(dǎo)航的場(chǎng)合。目前市場(chǎng)上已逐步用ibeacon定位。





