室内定位技术:RFID、蓝牙、UWB和WIFI——谁将是主角?

2020-03-19 14:02:12 113

  科技流行的室内定位技术有WI FI,蓝牙,RFID,UWB,这些都是需要部署定位基站,WI FI需要部署AP,蓝牙需要部署蓝牙基站或者iBeacon,RFID需要部署定位距离比较近,但是精度完全不同。


  从点的位置可以被划分成一个测距RSSI,TOF测距,TDOA测距3。三种方式对应不同的精度。

WIFI定位

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  WIFI 定位

  WIFI定位原理

  WIFI定位系统采用RSSI定位技术原理,因此对于精度进行相对比较低,WIFI网络的建设社会本来就不是为了专用与定位企业业务,是因为WIFI网络文化建设发展需要可以达到WIFI的传输数据速率要求WIFI基站或者AP部署的密度具有非常高,因此中国这么高的密度就造成了WIFI的定位成为可能。


  在室内时,手机经常会收到大量的WiFiSS ID信息。 当手机和WiFi基站通信时,手机不需要连接到Wi-FiAP。 连接AP之间的所有Wi-Fi终端都发出了一个probe_request帧,遍历空间中的所有通道,等待AP返探针响应帧。 这种交互过程,终端将自己的MAC地址广播在消息中,AP或WiFi基站可以接收到带有手机MAD地址和信号强度的消息包。 由于每个AP的信号强度值是清晰的,因此可以使用RSSI来定位它们。


  也就是说,只要你的手机终端支持Wi-Fi,它会发生在后台与AP的空间或帧反复听的响应,这些帧可以听,你在空间暴露的大致位置。


  因为中国手机终端搜索的时候就相当于把手机的定位系统信息数据上传了,所以WIFI基站或者AP就是我们根据我国手机的指纹技术信息来进行市场定位的。进行分析定位方法计算的是基站或者后面的定位服务器上的定位引擎,最后企业获取能力相对的位置坐标。最简单的方式之一就是一个直接把WIFI基站的位置相关信息就当做手机终端的位置管理信息。


  如果不能同时有好几个基站能收集到收集的指纹信息,可以有效进行学习一些需要根据RSSI场强的加权算法来计算时间相对重要位置,但是他们由于无线通信信号的传播研究模型在空间上场强是不断出现波动变化的,因为WIFI定位精度问题主要内容取决于WIFI基站或者AP的密度,定位算法上能够得到优化的余地非常的小。定位精度偏低,没有方位性。一般精度在5米左右。


  WIFI定位缺陷

  WiFi定位的一个主要缺陷是苹果手机不可用,苹果没有开放的接口。

  其次,WIFI定位努力来映射相对较大,WIFI定位的位置,以获得相对坐标,是在移动电话和相对坐标WIFI基站或AP,WIFI基站或需要地图改变AP后进行修正。


  再次,WIFI定位的缺陷是WIFI基站或AP的质量控制不稳定,导致企业定位的质量问题无法及时得到一个有效的保证。


  WIFI定位优势

  WiFi定位的优点是WiFi的部署过于广泛。 目前,作为最重要的无线传输手段,WI FI在各种室内场合的部署最大,因此WI FI无处不在,精度要求不高。 建设WI FI数据传输网络后,可以通过假设定位引擎服务打开WI FI定位功能。


  WIFI定位第二个优点是成本低,具有WIFI芯片模块10元,并且基站AP WIFI价格小于一百元,还数据传输和定位功能,能够满足低成本大规模扩展需求。


  WIFI定位的第三个发展优势是可以通过利用智能手机终端,省略了终端进行部署的成本。因此,WIFI定位是几种室内设计定位技术方案中成本管理最为低廉的。


  WIFI定位应用场景

主要针对低精度场景,如景点定位,大型商场定位,商场定位,娱乐场所定位,公司员工WIFI考勤,WIFI签到,展会定位.. 部分也用于改造后的煤矿定位。总体是用来定位的需求不强,定位功能是辅助的,对领域的投入较少.


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蓝牙定位

  蓝牙定位

  蓝牙定位原理:

  蓝牙iBeacon显示定位两种主要的方法有:基于RSSI(接收信号强度指示)并且合并的基于指纹的定位,或两者。基于该距离的最大的问题是复杂的室内环境中,以及蓝牙作为2.4GHZ高频信号,会大大扰乱。 RSSI值加上各种室内反射折射的,移动电话获取并没有太大的参考值;


  而与此同时,为了能够提高企业定位精度,就不得不对 RSSI 值进行分析多次获取来平滑处理结果,这就意味着时延的增加。而基于市场定位指纹的最大发展问题主要在于,前期获取指纹数据的人力资源成本和时间管理成本控制非常高,数据库维护经济困难。而且我们如果商场增添了新的基站,或者学生进行了研究其他社会改造,原始的指纹数据成为可能就不再适用。所以,如何在定位精度、延时和成本因素之间关系进行权衡和取舍,就成了蓝牙定位的核心的问题。


  目前市场上主流的蓝牙定位精度是2米内70%的地段,有些公司可以在2米内完成90%的地段。 目前市场上主流蓝牙定位技术是基于三角定位算法,通过手机获取周边蓝牙基站的信号强度,再通过其他辅助方法如加权平均算法,时间加权算法,惯性导航算法,卡尔曼滤波算法,高斯滤波算法计算当前位置。


  蓝牙定位缺陷

  而WIFI定位相比,蓝牙定位信标需要部署蓝牙,所以需要建立一个蓝牙网络,相较于网络建设成本,网络维护成本,增加的数量

在定位精度上,蓝牙进行定位的算法和WIFI相比我们没有一个什么发展优势,所以对于精度和蓝牙信标的密度以及相关,精度1-5米左右。


  蓝牙定位优势:

  蓝牙的iBecon是苹果主导的,因此与WiFi定位相比,蓝牙定位出现了很多高,蓝牙定位的显著优势是蓝牙功耗相对较低,蓝牙功耗较低,如果部署专用位置网络对系统的可靠性比数据传输和WiFi网络的位置要强,稳定性更好。


  蓝牙定位也可以使用蓝牙功能的手机和其他设备,无需部署终端的一部分,但由于用户的手机蓝牙功能通常是关闭的,所以这个优势是有限的。


  蓝牙定位应用场景

  从很大程度上是和WIFI定位技术高度进行重叠,蓝牙的终端以蓝牙智能手环比较多,主要是可以用在一个商场发展定位、医院市场定位、物品防丢、shopping mall定位、娱乐活动场所设计定位、微信摇一摇等地方,都属于非刚性管理需求。


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 RFID定位

  RFID定位

  RFID定位原理:

RFID有两种主动RFID和被动RFID,因此定位的方法有很多种。 然而,这些算法也是RSSI能量算法:通过调整发射能量RFID读写器来调整读写距离,这样如果RFID标签离读写器更远,能量就更小,反之亦然,设置阈值可以定位。


  有源RFID标签的信号发送至读取器来读取标签信息,以协助确定,时间越长,延迟越远越接近,反之亦然位置信息标签的延迟。相对较新的技术也被用于TDOA算法一般是在RFID UHF频段使用,但很少使用,成本高。


  RFID定位优势

RFID定位的优势是成本相对较低,可以进行大规模的部署。

提供了RFID的有源和无源方案,无源方案没有供电问题,有源方案也可以实现极低的功耗,可以用纽扣电池维持几年的待机容量。

RFID基站设备也比较丰富,相对高功率器件和低功耗的多合一读卡器产品联网的所有场合。


  RFID定位的缺点

需要企业达到我们同样的精度可以要求,相比UWB定位系统而言,RFID基站或者reader部署相对比较复杂,数量较多。


  RFID定位应用场景

RFID设备相对稳定,因此广泛应用于定位领域,由于RFID定位终端的价格,RFID标签极低,可大规模使用,在物流分拣,监狱定位,电瓶车定位,汽车电子车牌定位等方面有着成熟的应用和良好的前景。


  UWB定位

  UWB定位原理

  采用TDOA定位算法,UWB定位需要支持三个基站。

  UWB优势

  同时发展具有进行实时市场定位和精确定位的双重优点,定位的延迟时间成本远远小于蓝牙定位、WIFI定位等其他的室内设计定位信息技术。精度分析可以通过达到10cm左右,是室内高精度定位的首选。


  构建专用定位网络,使网络具有良好的可靠性和鲁棒性。

  定位缺陷

  UWB的缺点是需要有一个完美的位置网络,并在任何锚点都需要的三个定位基站的支持,UWB定位算法是基于三点定位,如果基站的数量将大大减少影响上定位的准确性。


  其次,UWB的缺点是不能有遮挡无线电发射的障碍物,小的障碍物是不会发展有影响的,因为中国无线电会衍射,但是我们如果没有完全的遮挡是会导致企业定位基站的接收,从而可以使得市场定位技术精度要求大幅度的下降。


 再次,UWB定位需要部署定位网络,因此成本相对较高。

 UWB定位应用场景

 主要表现为一些特殊行业,实时进程或与该行业的更高的要求,如监狱定位,查找工厂,足球培训地点,后勤卡车定位等精确定位。


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