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室内定位系列报告--技术运用篇

2016-07-14 10:22 性质:转载 作者:joy 来源:室内定位最新资讯
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引言室内定位技术按应用分为消费级和工业级。按技术的应用场景和技术需求不同,室内定位技术可分为消费级和工业级。消费级技术对精度要求低,对成本和兼容性要求高;工业级技术往往要求高精...
  引言
  室内定位技术按应用分为消费级和工业级。按技术的应用场景和技术需求不同,室内定位技术可分为消费级和工业级。消费级技术对精度要求低,对成本和兼容性要求高;工业级技术往往要求高精度、低成本,对兼容性要求较低。
  室内定位技术的原理包括信号源相对位臵、指纹、遮蔽。多数室内定位技术通过接收机对无线电信号的接收,判断接收机与信号源的相对位臵,具体实现方法包括近邻法、到达时间、到达时间差等。此外, 利用无线电特征比对(指纹法)和定位对象对信号的遮蔽(遮蔽法) 也是常用的技术方法。
  多种室内定位技术的组合使用将成主流。Wi-Fi 热点地图、惯性导航与现有设备兼容性最佳,综合使用成本较低,但精度低、可靠性差;Wi-Fi 指纹、蓝牙信标兼容性较好,精度较高,但部署和维护成本较高。将不同技术组合使用,互相验证,可以在提高定位精度和可靠性的同时大幅降低使用成本,并兼容更多设备。
  消费级领域,Wi-Fi 和蓝牙信标有望成核心技术。由于 Wi-Fi 和蓝牙接收装臵已经在手机和平板等设备中普及,具备不错的定位精度,又得到了谷歌、苹果等移动生态巨头的支持,有望成为消费级室内定位的核心技术。在此基础上,惯性导航、地磁定位可以作为辅助技术。
  工业级领域,RFID 技术市场地位将加强。在工业应用领域,RFID以其高精度定位能力、良好的兼容性、较低的使用成本和高可靠性, 成为工业级应用首选,且市场地位有望进一步加强。Wi-Fi 和超宽带定位技术可以方便地与 RFID 技术结合,以拓展应用空间和功能。
  基本原理

室内定位技术按应用大体划分为消费级和工业级

  一般而言,消费级技术对定位精度要求不高,1~5 m 的精度已经可以满足大多数应用;要求系统兼容现已普及的移动智能终端。工业级技术的定位精度更高,需要分米甚至厘米级精度,以区分操作对象、人群中的个人等;与专用标签和传感器配套使用,一般无需考虑与现有智能终端的兼容性。尽管室内技术种类繁多,多数技术的基本原理依然是依赖接收机对无线电信号(包括 Wi-Fi、蓝牙、超宽带等)的接收,判断接收机与已知位臵信号源的相对位臵。具体实现方法包括近邻法、交叉法、到达时间、 到达时间差、到达角度、场强三边法等。
  除了上述方法外,指纹法和遮蔽法也是常用的技术方法。指纹法是将接收机接收到的位臵信号特征,与预先收集的特征地图(“指纹库”)比较, 得出所在位臵。遮蔽法则是利用定位对象对信号的遮蔽,揭示对象所在位臵。各种原理各有优劣,在不同应用场景、不同预算要求下,可使用不同的技术原理组合。

  技术百花齐放1、Wi-Fi 热点地图:最先实现规模化现行的 Wi-Fi 热点地图技术事实上同时利用了 Wi-Fi 热点和移动通信基 站的信号。这一技术的原理是,将终端发现的 Wi-Fi 热点的 MAC 地址、 移动通信基站的 ID,与数据库中的记录做比较,得出当前位臵。一般采 用“近邻法”判断,即最靠近哪个热点或基站,即认为处在什么位臵; 如附近有多个信源,则可以通过交叉定位,提高定位精度。

  该技术需要构建巨大的数据库,以记录尽可能多的 Wi-Fi 热点及移动通信基站的覆盖区域信息。由于 Wi-Fi 和移动网络在众多国家和地区均已普及,该技术的数据来源非常广泛,不需要再铺设专门的设备用于定位。此外,数据采集相对简单,专门的测绘车辆或携带专用设备的人员只需从信号覆盖区域经过,即可自动生成相应的数据记录。甚至普通用户也可以成为数据的来源:只要用户在使用智能手机时开启过 GNSS、Wi-Fi和移动蜂窝网络,就可能成为手机操作系统开发商(如苹果和谷歌)的数据源;移动地图应用商(如高德)也在用同样的方式收集数据。可见,该技术具有便于扩展、可自动更新数据、成本低的优势,因此最先实现了规模化。

  目前这项技术的领军者是谷歌。2015 年谷歌地图和 Android 操作系统用户双双突破十亿大关,大量使用这些服务的用户在享受谷歌软件带来便利的同时,也在为谷歌贡献新的位臵数据。谷歌也是最早大规模使用测绘车辆收集地理位臵数据的互联网公司。此外,谷歌还曾是 Skyhook 等专业定位技术公司的大客户,后者也曾为谷歌提供 Wi-Fi 热点和信号塔的地理位臵信息。 因此难以提升。如果热点铺设密度高,又会因信道间的干扰,影响正常上网,因而单依靠该技术无法实现对精度要求较高的室内定位应用。目前,这项技术以其低成本和高扩展性,广泛用于各家地图应用中;由于精度一般,常常与其他辅助技术联合使用,而且只能用于位臵参考和近距离营销信息推送。

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