常见的室内定位技术与应用

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使用智能手机进行定位和导航在日常生活中越来越多,无论身在何处,我们都能知道自己在哪里,这多亏了卫星定位技术以及无线通信技术,但是,在停车场,购物中心,体育场馆,车站,机场,以及隧道中,即在建筑物内部,卫星导航系统却无法发挥那么大的作用,例如使用GPS或者北斗卫星系统无法确定一个设备所在的楼层?

在一个建筑物内部,我们同样也期望能有像室外导航那么方便的服务,例如,在展览厅、博物馆甚至办公大楼,精确的导航和位置信息能给我们带来有很大的方便性,另外,在资产跟踪,人员跟踪定位,以及地理围栏等方面,准确的位置信息也至关重要。

本文将介绍几种常见的室内定位技术在实际中的应用。

1 室内定位技术 

室内定位系统(Indoorpositioning systems  IPS)可以定位建筑物内物体或人的位置,常见的室内定位技术有:

  • Wi-Fi

  • Bluetooth

  • ZigBee

  • 超宽带(UltraWide Band,UWB)技术

  • 可见光(Visible Light Communication,VLC)通信或者LiFi技术

  • 红外线

  • 超声波技术

  • RFID

  • NFC

2 室内定位如何工作?

室内定位基于发送-接收模式,发送端会发送带有自身信息的数据,接收端用来接收解析数据,如有必要 接收端也可以连接到服务器获取更多信息,根据其工作方式,可以将常见的方案分为两种:

  • 基于客户端模式:这种方式可以使用智能手机作为用户设备,来确认一个物体的位置信息,可以用于室内导航以及与用户需要互动的地方。最常见的技术包括WiFi,BLE,LiFi/VLC等

  • 基于服务器端:需要一个服务器来收集分析物品的位置信息,这种情况下可以不需要额外的应用程序,只需通过服务器就能实现人员和物品的跟踪,而要跟踪的物品需要一个tag。

3 BLE 室内定位方案

BLE室内定位使用的BLE Beacon,BLE Beacon是一种特殊的广播,有关BLE Beacon数据格式可以参考 《 BLE之Beacon 》,Beacons设备或Tag可以周期性的广播带有自身属性的数据,手机可以接收这些数据,通过信号强度(RSSI)以及附带的信息就能大致推出物品所在区域。

下面给出的是kontakt.io 各种各样的BLE Beacon产品

用于资产的标签

将标签附加到移动资产以跟踪其位置和使用情况。

人物标签

在办公室,员工或访客可以随身携带标签,就可知道他们在场地周围的移动,可以方便的管理人员流动并优化空间和设备的使用。

环境标签

使用传感器丰富的标签实时监控温度,光线或其他环境因素

固定在墙上的设备

将Beacon设备粘贴到墙壁,天花板或固定的物体上,以使您的移动应用程序了解物理环境并使其与访问者进进行交互。

应用参考:

4 LiFi/VLC可见光技术用于室内定位

LiFi的基本介绍以及LiFi相关的产品参考,《初识LiFi

VLC适用于购物中心,商店,机场,火车站,酒店,停车库以及工业园区等场合。智能手机可以通过VLC应用程序确定物体所在位置,商家也可以向用户发送通知,例如优惠券等。

本文给出的是Philips 照明(现在为Signify)公开的案例,这是其为Dubai的aswaaq零售商提供的解决方案,

 应用参考:

该系统需要使用支持可见光通信(VLC)技术的LED灯具,通过来自照明设备的光,将唯一的识别码发送到移动设备,智能手机通过前置摄像头接收数据,从而在商店的地图上能准确地指出用户的特定位置,也可以确切的告诉顾客去哪里,其定位精度小于1米。

也可以实现与用户互动,只需打开手机上的应用即可获得最佳路线指引,收到附近折扣的信息,

甚至可以查看购物清单和费用清单。

5 超宽带(UWB)技术用于室内定位

超宽带是一种短距离无线电技术。精度小于30厘米,可以精确地测量高度差。

优点:高精度,低延迟时间,几乎没有干扰,缺点: 成本高和功耗大使用场合:工业环境中用于跟踪具有高精度需求和资产的解决方案

部署方式如下

应用参考:

除了工业环境下的应用,去年Iphone 11中集成了UWB芯片U1,配合AirTags,就可以实现短距离和高精度室内定位服务,也许会引发另一个应用高峰。

AirTag目前信息未知,可能是小型跟踪器,用户可以将其附加到他们的物品(例如钥匙或包)上以跟踪其位置。

6 几种技术比较

不同于卫星定位技术,室内定位技术种类多样,他们相互补充,在各自适合的领域大显身手,有时候还需要几种技术结合来使用,例如UWB和RFID结合实现精确定位和识别,VLC和BLE结合增强覆盖和用户交互能力。

这里给出的是infsoft公司提供的室内定位技术方案中给出的参数:

本文的引用的资料均来自公开信息,不当之处,敬请指正:

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转载自www.cnblogs.com/someone-device/p/12431035.html