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汇总:常见的室内定位技术及定位方式

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本帖最后由 榴莲臭豆腐 于 2019-11-26 14:39 编辑

一、室内定位技术常用的定位方式
1、信号到达时间
被测点(标签)发射信号到达 3 个以上的参考节点接收机(基站),通过测量到达不同接收机所用的时间,得到发射点与接收点之间的距离,然后以接收机为圆心,所测得的距离为半径做圆,3 个圆的交点即为被测点所在的位置。但是TOA要求参考节点与被测点保持严格的时间同步,多数应用场合无法满足这一要求。
该方法实现过程中,需要测得定位标签与每个基站的距离信息,从而定位标签需要与每个基站进行来回通信,因此定位标签功耗较高。该定位方法的优势在于在定位区域内外(基站围成区域的内外),都能保持很高的定位精度。


2、信号到达时间
与TOA类似,只是测量得到的是时间差而非绝对时间。这种方法只需参考节点之间保持同步,不要求参考节点与被测点之间的严格的时间同步,使系统相对简化,所以在定位系统中应用最广。
TDOA定位即双曲线定位,二维定位中需要使用4个定位基站。通过测量标签到每两个基站之间的距离差,距离差等于常量即可绘制出双曲线,而曲线交点即可确定标签坐标。该方法实现过程中,标签只需要广播一次UWB信号即可,因此有利于标签的功耗及标签并发数量。

3、信号到达角
AOA 是指通过测得锚节点发射的无线信号到达定位节点时,信号的传播方向与定位节点所在水平面的夹角的大小,来计算节点所在的具体位置,需要角度传感器或者接收阵列,必须要比较准确地测量得到通信半径内的其它临近锚节点发射的信号到达的角度值,才能保证定位精度达到系统要求。由于其对硬件要求高,且易受外界环境影响,所以该算法在实际应用中受限。
4、接收信号强度
RSS 即指通过测量锚节点发出的无线信号在定位节点处的信号接收强度作为定位特征量,利用采集到的 RSS 值定位目标节点的位置,其定位算法主要有两种。分别是基于路径损耗模型实现定位(又叫三边测量)和根据指纹识别算法(也叫模式匹配)得到定位节点的坐标信息。
二、常用的室内定位技术
1、超宽带(UWB)室内定位技术
超宽带(UWB)无线定位技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低,尤其是能提供非常精确的定位精度等优点,而成为未来无线室内定位技术的热点和首选。
UWB 技术为一种发射功率较弱,传输速率惊人(上限达到 1000Mbps 以上),穿透能力相对优秀,空间容量充足,而且是根据极窄脉冲下的一种无线技术,且无载波。通过这些优势,在室内定位中发挥的淋漓尽致,起到了很好的效果。
EHIGH恒高UWB定位系统就是基于UWB室内定位技术研究开发的,其定位精度可达到厘米级,具有高精度、高动态、高容量、低功耗等优点,主要用于煤矿、化工、电力能源、医院、养老院、隧道、制造业、公检司法等行业。
2、射频识别(RFID)技术
它是利用电磁感应原理,通过无线激发近距离无线标签,实现信息读取的技术。射频识别距离从几厘米到十几米。RFID 用于人员定位的典型应用来自人员考勤系统的拓展,相比 UWB 定位技术,RFID 主要用于人员是否存在于某个区域的辨识,不能做到实时跟踪,并且定位应用还没有标准的网络体系。因此,不适用于大型设备的巡检、人员安全的确认等用途。
3、WI-FI技术
Wi-Fi 定位应用采用在区域内安置无线基站,根据待定位 Wi-Fi 设备的信号特征,结合无线基站的拓扑结构,综合确定待定位 Wi-Fi 设备的坐标。Wi-Fi 定位技术便于利用现有的无线设备实现定位功能。
但相比于 UWB 定位来说, Wi-Fi 的安全性较差,功耗较高,频谱资源已趋近饱和,因此,不利于终端设备的长期携带和大规模应用。
4、蓝牙室内定位技术
其具体定位原理是基于RSSI信号强度定位,首先在区域内铺设蓝牙信标,由 Beacon 发射信号,蓝牙设备接收信号并反馈,当设备进入范围内时,估算系统中各蓝牙设备之间的距离。通过这种技术,定位系统在确定特定设备的位置时,精确度可达到米级。
蓝牙存在的问题是,蓝牙系统的稳定性跟不上,在复杂的环境下很容易被干扰,特别是声音、其他信号,还有蓝牙设备的价格一直是处于考虑的地方。
5、 超声波室内定位技术
采用反射式测距法是超声波定位最常采用的方法。该系统由一个主测距器与多个个电子标签组成,主测距器一般布置于移动机器人本体上,各个电子标签则较固定一些,布置于室内空间的固定位置。定位过程如下:先由上位机发送同频率的信号给各个电子标签,电子标签接收到后又反射传输给主测距器,从而可以确定各个电子标签到主测距器之间的距离,并得到定位坐标。

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dirtwillfly 2019-11-26 12:37 回复TA
感谢分享 
沙发
| 2019-11-26 12:56 | 只看该作者
“TDOA 是指发射端发射两种不同传播速度的无线信号” ??????????????
“不同传播速度的无线信号” ?????????????????????????????

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板凳
| 2019-11-29 11:28 | 只看该作者
感谢分享

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地板
| 2019-12-12 10:24 | 只看该作者
可以到物联网开发者社区看看利尔达的NB-IoT Tracker智能定位器

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