葉金成
杭州檀木科技有限公司 浙江杭州 310051
定位服務中需要提供所在的位置以及位置周圍的資源等內容。當前世界范圍內的室外定位系統比較完善,GPS、北斗、GALILEO以及GLONASS四套衛(wèi)星系統已經完全覆蓋全球。而且在民用以及商用方面信號定位精準度實現10米之內,軍用信號的精準度更高,已經達到厘米。雖然當前室外定位服務已經比較完善,但是室內定位服務卻存在較大的缺陷,由于室內環(huán)境復雜,定位的信號、精準度等顯示都會出現偏差。隨著通訊網絡的發(fā)展室內無線定位技術誕生,并開始逐漸普及[1]。
當前室內無線局域網中應用最廣泛的為WIFI,同時WIFI芯片已經成為各種移動設備和智能手機的標準配置,而且WIFI基站開始在室內場景中進行布局和建設,當前很多大型商場、火車站、高校等都已經實現WIFI的全面覆蓋。所以基于WIFI 的定位技術在室內無線定位技術中具有一定的優(yōu)勢。隨著WIFI無線網絡研究的深入發(fā)展,很多定位系統被研發(fā),包括RADAR系統,通過實驗發(fā)現,這種系統的定位精準度可以控制在2-3米之內[1]。這套系統需要先在室內設置一個信號接收強度RSSI以及相對應的數據庫,并結合定位設備對最大概率的位置進行預測。但是由于WIFI信號是一種無線電波形式,信號傳播過程中會受到溫度、人員走動等方面的影響,容易造成多種因素干擾,導致信號傳播不穩(wěn)定,影響信號的傳播效果,而且在定位的精度上也無法達到亞米級。但是WIFI室內定位的成本低,而且智能手機的應用便捷,因此具有較強的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
藍牙定位具有一定的局限性,僅能進行短距離的定位,信號傳播一般在10米以內。室內環(huán)境中需要先設置藍牙信號發(fā)射器,然后記錄不同發(fā)射器的位置坐標。在定位過程中,發(fā)射器會向周圍發(fā)射廣播信號,如果藍牙設備進入到室內環(huán)境可以自動搜索藍牙信號,并通過無線信號衰減模型對兩個設備間的距離進行計算,最后通過三邊模型對用戶的位置進行計算[2]。藍牙定位的優(yōu)勢主要表現在短距離內發(fā)現設備的能力強,定位精準度高,網絡布局簡便,而且在移動終端設備中的移植便捷。但是也存在一定的不足之處,單個信號設備的覆蓋范圍小,而且需要在室內設置大量的發(fā)射器,穩(wěn)定性不強,易被噪聲干擾[2]。
超寬帶是一種比較先進的無線通信技術形式,具有低耗損,高速率的優(yōu)勢,而且能夠進行實時定位,在精準度方面可以達到分米級。而且不會對新信號頻道進行占用,并有利于對多徑效應進行對抗,而且脈沖波的穿透力強,對室內的動態(tài)環(huán)境具有較強的適應能力,從理論上分析,定位的精確度可以達到4厘米左右。但是超寬帶設備在信號發(fā)射中需要的控制設備精密度高,需要的成本大,難以適應大眾應用。
可以通過在室內安裝紅外線接收器的方式實現室內定位,在監(jiān)測到紅外線發(fā)射信號后,可以利用相關的算法進行定位。比如Active badge,在應用的過程中用戶必須要攜帶一個標簽,并向外部發(fā)射紅外線,在紅外線接收到標簽信號后,就能夠對用戶的位置進行確定。這種定位方式精確度差,只能進行粗略的定位,無法獲得用戶的精確位置,比如只能確定用戶具體在哪個房間,但是無法確定在房間的具體位置。而且紅外線無法穿透障礙物,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,必須要設置較多的設施節(jié)點,消耗的成本大,應用的局限性多。
超聲波可以通過反射信號方式進行測距,室內定位系統中包括一個主測距器以及若干應答器,在微機指令下由主測距器不斷向固定應答器發(fā)射同頻率無線電信號,應答器接受后反向主測距器發(fā)射超聲波,進而測得二者距離。在獲得三個以上參考節(jié)點距離后,通過三角定位原理就可以完成室內定位的計算。超聲波定位系統對精準度的要求高,但是由于受到超聲波信號限制,如果遇到障礙物遮擋將會對定位的精準度產生極大影響,而且信號傳輸的衰減比較強,必須要在室內環(huán)境中設置大量的參考節(jié)點,需要的成本高。
對于大型商場、超市等商業(yè)實體來說,為了為顧客提供更好的購物體驗,并設置大數據、用戶圖像定位等精準營銷。當前大型商場一般都設置了WIFI系統和藍牙系統,不僅能夠為顧客提供定位導航作用,同時也有利于快速找到停車位、找人等。而且可以通過大數據收集,對商場內客流特點、旺鋪分布等進行分析,保證商場管理的智能化。
傳統車間、工廠等場景設置中,為了提升制造和生產效率,保證管理的智能化,可以在室內建設定位平臺,實現對生產中人員、設備以及各項資產的跟蹤管理。比如對車間工具箱、叉車等設備的調度與管理?;S的區(qū)間位置,人員、車輛的跟蹤等,而且對于一些事故可以通過軌跡跟蹤查詢方式提供依據,而這些都需要應用室內定位[3]。
綜上所述,室外無線定位技術已經普及,而且定位精準應用范圍廣,但是室內定位由于溫度、環(huán)境結構復雜等因素導致定位的精準性不強,因此還需要結合原有技術以及技術創(chuàng)新的方式解決室內無線定位技術問題。