室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)的分析

葉金成

杭州檀木科技有限公司 浙江杭州 310051

定位服務(wù)中需要提供所在的位置以及位置周圍的資源等內(nèi)容。當(dāng)前世界范圍內(nèi)的室外定位系統(tǒng)比較完善，GPS、北斗、GALILEO以及GLONASS四套衛(wèi)星系統(tǒng)已經(jīng)完全覆蓋全球。而且在民用以及商用方面信號(hào)定位精準(zhǔn)度實(shí)現(xiàn)10米之內(nèi)，軍用信號(hào)的精準(zhǔn)度更高，已經(jīng)達(dá)到厘米。雖然當(dāng)前室外定位服務(wù)已經(jīng)比較完善，但是室內(nèi)定位服務(wù)卻存在較大的缺陷，由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，定位的信號(hào)、精準(zhǔn)度等顯示都會(huì)出現(xiàn)偏差。隨著通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)誕生，并開(kāi)始逐漸普及[1]。

1 室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)分析

1.1 WIFI室內(nèi)定位技術(shù)

當(dāng)前室內(nèi)無(wú)線局域網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛的為WIFI，同時(shí)WIFI芯片已經(jīng)成為各種移動(dòng)設(shè)備和智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，而且WIFI基站開(kāi)始在室內(nèi)場(chǎng)景中進(jìn)行布局和建設(shè)，當(dāng)前很多大型商場(chǎng)、火車站、高校等都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)WIFI的全面覆蓋。所以基于WIFI 的定位技術(shù)在室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)中具有一定的優(yōu)勢(shì)。隨著WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)研究的深入發(fā)展，很多定位系統(tǒng)被研發(fā)，包括RADAR系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這種系統(tǒng)的定位精準(zhǔn)度可以控制在2-3米之內(nèi)[1]。這套系統(tǒng)需要先在室內(nèi)設(shè)置一個(gè)信號(hào)接收強(qiáng)度RSSI以及相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并結(jié)合定位設(shè)備對(duì)最大概率的位置進(jìn)行預(yù)測(cè)。但是由于WIFI信號(hào)是一種無(wú)線電波形式，信號(hào)傳播過(guò)程中會(huì)受到溫度、人員走動(dòng)等方面的影響，容易造成多種因素干擾，導(dǎo)致信號(hào)傳播不穩(wěn)定，影響信號(hào)的傳播效果，而且在定位的精度上也無(wú)法達(dá)到亞米級(jí)。但是WIFI室內(nèi)定位的成本低，而且智能手機(jī)的應(yīng)用便捷，因此具有較強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.2 藍(lán)牙室內(nèi)定位技術(shù)

藍(lán)牙定位具有一定的局限性，僅能進(jìn)行短距離的定位，信號(hào)傳播一般在10米以內(nèi)。室內(nèi)環(huán)境中需要先設(shè)置藍(lán)牙信號(hào)發(fā)射器，然后記錄不同發(fā)射器的位置坐標(biāo)。在定位過(guò)程中，發(fā)射器會(huì)向周圍發(fā)射廣播信號(hào)，如果藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)入到室內(nèi)環(huán)境可以自動(dòng)搜索藍(lán)牙信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線信號(hào)衰減模型對(duì)兩個(gè)設(shè)備間的距離進(jìn)行計(jì)算，最后通過(guò)三邊模型對(duì)用戶的位置進(jìn)行計(jì)算[2]。藍(lán)牙定位的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在短距離內(nèi)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的能力強(qiáng)，定位精準(zhǔn)度高，網(wǎng)絡(luò)布局簡(jiǎn)便，而且在移動(dòng)終端設(shè)備中的移植便捷。但是也存在一定的不足之處，單個(gè)信號(hào)設(shè)備的覆蓋范圍小，而且需要在室內(nèi)設(shè)置大量的發(fā)射器，穩(wěn)定性不強(qiáng)，易被噪聲干擾[2]。

1.3 超寬帶室內(nèi)定位技術(shù)

超寬帶是一種比較先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)形式，具有低耗損，高速率的優(yōu)勢(shì)，而且能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，在精準(zhǔn)度方面可以達(dá)到分米級(jí)。而且不會(huì)對(duì)新信號(hào)頻道進(jìn)行占用，并有利于對(duì)多徑效應(yīng)進(jìn)行對(duì)抗，而且脈沖波的穿透力強(qiáng)，對(duì)室內(nèi)的動(dòng)態(tài)環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，從理論上分析，定位的精確度可以達(dá)到4厘米左右。但是超寬帶設(shè)備在信號(hào)發(fā)射中需要的控制設(shè)備精密度高，需要的成本大，難以適應(yīng)大眾應(yīng)用。

1.4 紅外線室內(nèi)定位技術(shù)

可以通過(guò)在室內(nèi)安裝紅外線接收器的方式實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位，在監(jiān)測(cè)到紅外線發(fā)射信號(hào)后，可以利用相關(guān)的算法進(jìn)行定位。比如Active badge，在應(yīng)用的過(guò)程中用戶必須要攜帶一個(gè)標(biāo)簽，并向外部發(fā)射紅外線，在紅外線接收到標(biāo)簽信號(hào)后，就能夠?qū)τ脩舻奈恢眠M(jìn)行確定。這種定位方式精確度差，只能進(jìn)行粗略的定位，無(wú)法獲得用戶的精確位置，比如只能確定用戶具體在哪個(gè)房間，但是無(wú)法確定在房間的具體位置。而且紅外線無(wú)法穿透障礙物，所以只可用于視距傳播，而且受溫度以及室內(nèi)布局的影響大，定位范圍窄，如果要利用紅外線定位，必須要設(shè)置較多的設(shè)施節(jié)點(diǎn)，消耗的成本大，應(yīng)用的局限性多。

1.5 超聲波室內(nèi)定位技術(shù)

超聲波可以通過(guò)反射信號(hào)方式進(jìn)行測(cè)距，室內(nèi)定位系統(tǒng)中包括一個(gè)主測(cè)距器以及若干應(yīng)答器，在微機(jī)指令下由主測(cè)距器不斷向固定應(yīng)答器發(fā)射同頻率無(wú)線電信號(hào)，應(yīng)答器接受后反向主測(cè)距器發(fā)射超聲波，進(jìn)而測(cè)得二者距離。在獲得三個(gè)以上參考節(jié)點(diǎn)距離后，通過(guò)三角定位原理就可以完成室內(nèi)定位的計(jì)算。超聲波定位系統(tǒng)對(duì)精準(zhǔn)度的要求高，但是由于受到超聲波信號(hào)限制，如果遇到障礙物遮擋將會(huì)對(duì)定位的精準(zhǔn)度產(chǎn)生極大影響，而且信號(hào)傳輸?shù)乃p比較強(qiáng)，必須要在室內(nèi)環(huán)境中設(shè)置大量的參考節(jié)點(diǎn)，需要的成本高。

2 室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)的應(yīng)用

2.1 智慧商業(yè)方面的應(yīng)用

對(duì)于大型商場(chǎng)、超市等商業(yè)實(shí)體來(lái)說(shuō)，為了為顧客提供更好的購(gòu)物體驗(yàn)，并設(shè)置大數(shù)據(jù)、用戶圖像定位等精準(zhǔn)營(yíng)銷。當(dāng)前大型商場(chǎng)一般都設(shè)置了WIFI系統(tǒng)和藍(lán)牙系統(tǒng)，不僅能夠?yàn)轭櫩吞峁┒ㄎ粚?dǎo)航作用，同時(shí)也有利于快速找到停車位、找人等。而且可以通過(guò)大數(shù)據(jù)收集，對(duì)商場(chǎng)內(nèi)客流特點(diǎn)、旺鋪分布等進(jìn)行分析，保證商場(chǎng)管理的智能化。

2.2 智能工業(yè)方面的應(yīng)用

傳統(tǒng)車間、工廠等場(chǎng)景設(shè)置中，為了提升制造和生產(chǎn)效率，保證管理的智能化，可以在室內(nèi)建設(shè)定位平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)中人員、設(shè)備以及各項(xiàng)資產(chǎn)的跟蹤管理。比如對(duì)車間工具箱、叉車等設(shè)備的調(diào)度與管理。化工廠的區(qū)間位置，人員、車輛的跟蹤等，而且對(duì)于一些事故可以通過(guò)軌跡跟蹤查詢方式提供依據(jù)，而這些都需要應(yīng)用室內(nèi)定位[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，室外無(wú)線定位技術(shù)已經(jīng)普及，而且定位精準(zhǔn)應(yīng)用范圍廣，但是室內(nèi)定位由于溫度、環(huán)境結(jié)構(gòu)復(fù)雜等因素導(dǎo)致定位的精準(zhǔn)性不強(qiáng)，因此還需要結(jié)合原有技術(shù)以及技術(shù)創(chuàng)新的方式解決室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)問(wèn)題。