物聯(lián)網(wǎng)常見(jiàn)定位技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間:2018-08-20 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代也是數(shù)據(jù)為王的時(shí)代,然而在很多時(shí)候,沒(méi)有對(duì)應(yīng)的位置信息就意味著數(shù)據(jù)是“雜亂無(wú)章”的,可利用的價(jià)值就會(huì)大大降低。隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)這兩年的蓬勃發(fā)展,定位技術(shù)在各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的需求也大大提升,以下就為大家介紹幾種室內(nèi)外的定位技術(shù)。
1、射頻識(shí)別室內(nèi)定位技術(shù)
射頻識(shí)別室內(nèi)定位技術(shù)利用射頻方式,固定天線把無(wú)線電信號(hào)調(diào)成電磁場(chǎng),附著于物品的標(biāo)簽經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后生成感應(yīng)電流把數(shù)據(jù)傳送出去,以多對(duì)雙向通信交換數(shù)據(jù)以達(dá)到識(shí)別和三角定位的目的。
射頻識(shí)別室內(nèi)定位技術(shù)作用距離很近,但它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級(jí)定位精度的信息,且由于電磁場(chǎng)非視距等優(yōu)點(diǎn),傳輸范圍很大,而且標(biāo)識(shí)的體積比較小,造價(jià)比較低。但其不具有通信能力,抗干擾能力較差,不便于整合到其他系統(tǒng)之中,且用戶的安全隱私保障和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化都不夠完善。
射頻識(shí)別室內(nèi)定位已經(jīng)被倉(cāng)庫(kù)、工廠、商場(chǎng)廣泛使用在貨物、商品流轉(zhuǎn)定位上。
2、Wi-Fi室內(nèi)定位技術(shù)
Wi-Fi定位技術(shù)有兩種,一種是通過(guò)移動(dòng)設(shè)備和三個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度,通過(guò)差分算法,來(lái)比較精準(zhǔn)地對(duì)人和車輛的進(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(guò)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(kù),來(lái)確定位置。
Wi-Fi定位可以在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大范圍定位、監(jiān)測(cè)和追蹤任務(wù),總精度比較高,但是用于室內(nèi)定位的精度只能達(dá)到2米左右,無(wú)法做到精準(zhǔn)定位。由于Wi-Fi路由器和移動(dòng)終端的普及,使得定位系統(tǒng)可以與其他客戶共享網(wǎng)絡(luò),硬件成本很低,而且Wi-Fi的定位系統(tǒng)可以降低了射頻(RF)干擾可能性。
Wi-Fi定位適用于對(duì)人或者車的定位導(dǎo)航,可以于醫(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。
3、超寬帶(UWB)定位技術(shù)
超寬帶技術(shù)是近年來(lái)新興一項(xiàng)全新的、與傳統(tǒng)通信技術(shù)有極大差異的通信無(wú)線新技術(shù)。它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波,而是通過(guò)發(fā)送和接收具有納秒或微秒級(jí)以下的極窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù),從而具有3.1~10.6GHz量級(jí)的帶寬。目前,包括美國(guó),日本,加拿大等在內(nèi)的國(guó)家都在研究這項(xiàng)技術(shù),在無(wú)線室內(nèi)定位領(lǐng)域具有良好的前景。
UWB技術(shù)是一種傳輸速率高,發(fā)射功率較低,穿透能力較強(qiáng)并且是基于極窄脈沖的無(wú)線技術(shù),無(wú)載波。正是這些優(yōu)點(diǎn),使它在室內(nèi)定位領(lǐng)域得到了較為精確的結(jié)果。
超寬帶室內(nèi)定位技術(shù)常采用TDOA演示測(cè)距定位算法,就是通過(guò)信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差,通過(guò)雙曲線交叉來(lái)定位的超寬帶系統(tǒng)包括產(chǎn)生、發(fā)射、接收、處理極窄脈沖信號(hào)的無(wú)線電系統(tǒng)。而超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)則包括UWB接收器、UWB參考標(biāo)簽和主動(dòng)UWB標(biāo)簽。定位過(guò)程中由UWB接收器接收標(biāo)簽發(fā)射的UWB信號(hào),通過(guò)過(guò)濾電磁波傳輸過(guò)程中夾雜的各種噪聲干擾,得到含有效信息的信號(hào),再通過(guò)中央處理單元進(jìn)行測(cè)距定位計(jì)算分析。
超寬帶可用于室內(nèi)精確定位,例如戰(zhàn)場(chǎng)士兵的位置發(fā)現(xiàn)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)跟蹤等。超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比,具有穿透力強(qiáng)、功耗低、抗干擾效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)。因此,超寬帶技術(shù)可以應(yīng)用于室內(nèi)靜止或者移動(dòng)物體以及人的定位跟蹤與導(dǎo)航,且能提供十分精確的定位精度。根據(jù)不同公司使用的技術(shù)手段或算法不同,精度可保持在0.1 m~0.5 m。
4、地磁定位技術(shù)
地球可視為一個(gè)磁偶極,其中一極位在地理北極附近,另一極位在地理南極附近。地磁場(chǎng)包括基本磁場(chǎng)和變化磁場(chǎng)兩個(gè)部分?;敬艌?chǎng)是地磁場(chǎng)的主要部分,起源于地球內(nèi)部,比較穩(wěn)定,屬于靜磁場(chǎng)部分。變化磁場(chǎng)包括地磁場(chǎng)的各種短期變化,主要起源于地球內(nèi)部,相對(duì)比較微弱。
現(xiàn)代建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)在局部范圍內(nèi)對(duì)地磁產(chǎn)生擾亂,指南針可能也會(huì)因此受到影響。原則上來(lái)說(shuō),非均勻的磁場(chǎng)環(huán)境會(huì)因其路徑不同產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果。而這種被稱為 IndoorAtlas的定位技術(shù),正是利用地磁在室內(nèi)的這種變化進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航,并且導(dǎo)航精度已經(jīng)可以達(dá)到 0.1 米到 2 米。
不過(guò)使用這種技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)航的過(guò)程還是稍顯麻煩。你需要先將室內(nèi)樓層平面圖上傳到 IndoorAtlas 提供的地圖云中,然后你需要使用其移動(dòng)客戶端實(shí)地記錄目標(biāo)地點(diǎn)不同方位的地磁場(chǎng)。記錄的地磁數(shù)據(jù)都會(huì)被客戶端上傳至云端,這樣其它人才能利用已記錄過(guò)的地磁進(jìn)行精確室內(nèi)導(dǎo)航。
百度于2014年戰(zhàn)略投資了地磁定位技術(shù)開(kāi)發(fā)商IndoorAtlas,并于2015年6月宣布在自己的地圖應(yīng)用中使用其地磁定位技術(shù),將該技術(shù)與Wi-Fi熱點(diǎn)地圖、慣性導(dǎo)航技術(shù)聯(lián)合使用。精度高, 宣傳商業(yè)應(yīng)用中,可以達(dá)到米級(jí)定位標(biāo)準(zhǔn),但磁信號(hào)容易受到環(huán)境中不斷變化的電、磁信號(hào)源干擾,定位結(jié)果不穩(wěn)定,精度會(huì)受影響。
5、超聲波定位技術(shù)
超聲波定位技術(shù)通過(guò)在室內(nèi)安裝多個(gè)超聲波揚(yáng)聲器,發(fā)出能被終端麥克風(fēng)檢測(cè)到的超聲信號(hào)。通過(guò)不同聲波的到達(dá)時(shí)間差,推測(cè)出終端的位臵。
由于聲波的傳送速度遠(yuǎn)低于電磁波,其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難度非常低,可以非常簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)線同步,然后用超聲波發(fā)送器發(fā)送,接收端采用麥克風(fēng)接收,自己運(yùn)算位置即可。
由于聲波的速率比較低,傳送相同的內(nèi)容需要的時(shí)間比較長(zhǎng),只有通過(guò)類似TDoA的方式才能獲得較大的系統(tǒng)容量。
6、ZigBee室內(nèi)定位技術(shù)
該項(xiàng)技術(shù)是通過(guò)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。
ZigBee是一種新興的短距離、低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn),作為一個(gè)低功耗和低成本的通信系統(tǒng),ZigBee的工作效率非常高。但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。
7、紅外線定位技術(shù)
紅外線是一種波長(zhǎng)間于無(wú)線電波和可見(jiàn)光波之間的電磁波。紅外線室內(nèi)定位技術(shù)定位的原理是,紅外線標(biāo)識(shí)發(fā)射調(diào)制的紅外射線,通過(guò)安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器接收進(jìn)行定位。雖然紅外線具有相對(duì)較高的室內(nèi)定位精度,但是由于光線不能穿過(guò)障礙物,使得紅外射線僅能視距傳播。直線視距和傳輸距離較短這兩大主要缺點(diǎn)使其室內(nèi)定位的效果很差。當(dāng)標(biāo)識(shí)放在口袋里或者有墻壁及其他遮擋時(shí)就不能正常工作,需要在每個(gè)房間、走廊安裝接收天線,造價(jià)較高。因此,紅外線只適合短距離傳播,而且容易被熒光燈或者房間內(nèi)的燈光干擾,在精確定位上有局限性。
典型的紅外線室內(nèi)定位系統(tǒng)Activebadges使待測(cè)物體附上一個(gè)電子標(biāo),該標(biāo)識(shí)通過(guò)紅外發(fā)射機(jī)向室內(nèi)固定放置的紅外接收機(jī)周期發(fā)送該待測(cè)物唯一ID,接收機(jī)再通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)庫(kù)。這個(gè)定位技術(shù)功耗較大且常常會(huì)受到室內(nèi)墻體或物體的阻隔,實(shí)用性較低。如果將紅外線與超聲波技術(shù)相結(jié)合也可方便地實(shí)現(xiàn)定位功能。用紅外線觸發(fā)定位信號(hào)使參考點(diǎn)的超聲波發(fā)射器向待測(cè)點(diǎn)發(fā)射超聲波,應(yīng)用TOA基本算法,通過(guò)計(jì)時(shí)器測(cè)距定位。一方面降低了功耗,另一方面避免了超聲波反射式定位技術(shù)傳輸距離短的缺陷。使得紅外技術(shù)與超聲波技術(shù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
8、藍(lán)牙定位技術(shù)
藍(lán)牙技術(shù)通過(guò)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行定位。這是一種短距離低功耗的無(wú)線傳輸技術(shù),在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn),把網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式,并保證藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微微網(wǎng)(piconet)的主設(shè)備,就可以獲得用戶的位置信息。
藍(lán)牙技術(shù)主要應(yīng)用于小范圍定位,例如單層大廳或倉(cāng)庫(kù)。藍(lán)牙室內(nèi)定位技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備體積小、易于集成在PDA、PC 以及手機(jī)中,因此很容易推廣普及。理論上,對(duì)于持有集成了藍(lán)牙功能移動(dòng)終端設(shè)備的用戶,只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開(kāi)啟,藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行位置判斷。采用該技術(shù)作室內(nèi)短距離定位時(shí)容易發(fā)現(xiàn)設(shè)備且信號(hào)傳輸不受視距的影響。根據(jù)不同公司使用的技術(shù)手段或算法不同,精度可保持在3 m~15 m。
9、GPS及北斗衛(wèi)星等定位技術(shù)
北斗衛(wèi)星定位是中國(guó)自主研發(fā)的,利用地球同步衛(wèi)星為用戶提供全天候、區(qū)域性的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。它能快速確定目標(biāo)或者用戶所處地理位置,向用戶及主管部門提供導(dǎo)航信息。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在2008年的汶川地震抗震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。在當(dāng)?shù)赝ㄐ旁O(shè)施嚴(yán)重受損的情況下,通過(guò)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)位各部門之間的聯(lián)絡(luò),精確判定各路救災(zāi)部隊(duì)的位置,以便根據(jù)災(zāi)情及時(shí)下達(dá)新的救援任務(wù)。
現(xiàn)階段北斗衛(wèi)星應(yīng)用于民事的比較少,而市面上也可以看到有北斗手機(jī)和北斗汽車導(dǎo)航。
10、基站定位技術(shù)
基站定位一般應(yīng)用于手機(jī)用戶,手機(jī)基站定位服務(wù)又叫做移動(dòng)位置服務(wù)(LBS——Location Based Service),它是通過(guò)電信移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)(如GSM網(wǎng))獲取移動(dòng)終端用戶的位置信息(經(jīng)緯度坐標(biāo)),在電子地圖平臺(tái)的支持下,為用戶提供相應(yīng)服務(wù)的一種增值業(yè)務(wù),例如目前中國(guó)移動(dòng)動(dòng)感地帶提供的動(dòng)感位置查詢服務(wù)等。
由于GPS定位比較費(fèi)電,所以基站定位是GPS設(shè)備常見(jiàn)功能。但是基站定位精度較低,一般在100米到2000米的誤差。
除了以上提及的,目前來(lái)看定位技術(shù)的種類有幾十甚至上百種,而每種定位技術(shù)都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)和適合的應(yīng)用場(chǎng)景。到底哪種技術(shù)會(huì)最終勝出,現(xiàn)在還不得而知,有待整個(gè)行業(yè)應(yīng)用時(shí)間的檢驗(yàn)。
(來(lái)源:LBS)
推薦閱讀:
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來(lái)電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號(hào)和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車應(yīng)用識(shí)別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開(kāi)”超級(jí)電容的“外衣”,看看超級(jí)電容“超級(jí)”在哪兒
- DigiKey 誠(chéng)邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國(guó)電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個(gè)新物料
技術(shù)白皮書(shū)下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
音頻IC
音頻SoC
音頻變壓器
引線電感
語(yǔ)音控制
元件符號(hào)
元器件選型
云電視
云計(jì)算
云母電容
真空三極管
振蕩器
振蕩線圈
振動(dòng)器
振動(dòng)設(shè)備
震動(dòng)馬達(dá)
整流變壓器
整流二極管
整流濾波
直流電機(jī)
智能抄表
智能電表
智能電網(wǎng)
智能家居
智能交通
智能手機(jī)
中電華星
中電器材
中功率管
中間繼電器