室内无线定位技术的分析

2019-12-19叶金成

商品与质量 2019年43期

叶金成

杭州檀木科技有限公司浙江杭州 310051

定位服务中需要提供所在的位置以及位置周围的资源等内容。当前世界范围内的室外定位系统比较完善，GPS、北斗、GALILEO以及GLONASS四套卫星系统已经完全覆盖全球。而且在民用以及商用方面信号定位精准度实现10米之内，军用信号的精准度更高，已经达到厘米。虽然当前室外定位服务已经比较完善，但是室内定位服务却存在较大的缺陷，由于室内环境复杂，定位的信号、精准度等显示都会出现偏差。随着通讯网络的发展室内无线定位技术诞生，并开始逐渐普及[1]。

1 室内无线定位技术分析

1.1 WIFI室内定位技术

当前室内无线局域网中应用最广泛的为WIFI，同时WIFI芯片已经成为各种移动设备和智能手机的标准配置，而且WIFI基站开始在室内场景中进行布局和建设，当前很多大型商场、火车站、高校等都已经实现WIFI的全面覆盖。所以基于WIFI 的定位技术在室内无线定位技术中具有一定的优势。随着WIFI无线网络研究的深入发展，很多定位系统被研发，包括RADAR系统，通过实验发现，这种系统的定位精准度可以控制在2-3米之内[1]。这套系统需要先在室内设置一个信号接收强度RSSI以及相对应的数据库，并结合定位设备对最大概率的位置进行预测。但是由于WIFI信号是一种无线电波形式，信号传播过程中会受到温度、人员走动等方面的影响，容易造成多种因素干扰，导致信号传播不稳定，影响信号的传播效果，而且在定位的精度上也无法达到亚米级。但是WIFI室内定位的成本低，而且智能手机的应用便捷，因此具有较强的发展潜力。

1.2 蓝牙室内定位技术

蓝牙定位具有一定的局限性，仅能进行短距离的定位，信号传播一般在10米以内。室内环境中需要先设置蓝牙信号发射器，然后记录不同发射器的位置坐标。在定位过程中，发射器会向周围发射广播信号，如果蓝牙设备进入到室内环境可以自动搜索蓝牙信号，并通过无线信号衰减模型对两个设备间的距离进行计算，最后通过三边模型对用户的位置进行计算[2]。蓝牙定位的优势主要表现在短距离内发现设备的能力强，定位精准度高，网络布局简便，而且在移动终端设备中的移植便捷。但是也存在一定的不足之处，单个信号设备的覆盖范围小，而且需要在室内设置大量的发射器，稳定性不强，易被噪声干扰[2]。

1.3 超宽带室内定位技术

超宽带是一种比较先进的无线通信技术形式，具有低耗损，高速率的优势，而且能够进行实时定位，在精准度方面可以达到分米级。而且不会对新信号频道进行占用，并有利于对多径效应进行对抗，而且脉冲波的穿透力强，对室内的动态环境具有较强的适应能力，从理论上分析，定位的精确度可以达到4厘米左右。但是超宽带设备在信号发射中需要的控制设备精密度高，需要的成本大，难以适应大众应用。

1.4 红外线室内定位技术

可以通过在室内安装红外线接收器的方式实现室内定位，在监测到红外线发射信号后，可以利用相关的算法进行定位。比如Active badge，在应用的过程中用户必须要携带一个标签，并向外部发射红外线，在红外线接收到标签信号后，就能够对用户的位置进行确定。这种定位方式精确度差，只能进行粗略的定位，无法获得用户的精确位置，比如只能确定用户具体在哪个房间，但是无法确定在房间的具体位置。而且红外线无法穿透障碍物，所以只可用于视距传播，而且受温度以及室内布局的影响大，定位范围窄，如果要利用红外线定位，必须要设置较多的设施节点，消耗的成本大，应用的局限性多。

1.5 超声波室内定位技术

超声波可以通过反射信号方式进行测距，室内定位系统中包括一个主测距器以及若干应答器，在微机指令下由主测距器不断向固定应答器发射同频率无线电信号，应答器接受后反向主测距器发射超声波，进而测得二者距离。在获得三个以上参考节点距离后，通过三角定位原理就可以完成室内定位的计算。超声波定位系统对精准度的要求高，但是由于受到超声波信号限制，如果遇到障碍物遮挡将会对定位的精准度产生极大影响，而且信号传输的衰减比较强，必须要在室内环境中设置大量的参考节点，需要的成本高。

2 室内无线定位技术的应用

2.1 智慧商业方面的应用

对于大型商场、超市等商业实体来说，为了为顾客提供更好的购物体验，并设置大数据、用户图像定位等精准营销。当前大型商场一般都设置了WIFI系统和蓝牙系统，不仅能够为顾客提供定位导航作用，同时也有利于快速找到停车位、找人等。而且可以通过大数据收集，对商场内客流特点、旺铺分布等进行分析，保证商场管理的智能化。

2.2 智能工业方面的应用

传统车间、工厂等场景设置中，为了提升制造和生产效率，保证管理的智能化，可以在室内建设定位平台，实现对生产中人员、设备以及各项资产的跟踪管理。比如对车间工具箱、叉车等设备的调度与管理。化工厂的区间位置，人员、车辆的跟踪等，而且对于一些事故可以通过轨迹跟踪查询方式提供依据，而这些都需要应用室内定位[3]。