常見室內定位技術對比，你了解嗎？

常見室內定位技術對比，你了解嗎？

定位技術

定位精度

可靠性

成本

安全性藍芽

3m中高中

紅外線5m低高

高射頻技術5m中

低中wifi3m低

低中zigbee3m高

低高uwb技術

0.15m高中

高超寬頻技術是近年來新興一項全新的、與傳統通訊技術有極大差異的通訊無線新技術。它不需要使用傳統通訊體制中的載波，而是通過傳送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄脈衝來傳輸資料，從而具有3.1~10.6ghz量級的頻寬。目前，包括美國，日本，加拿大等在內的國家都在研究這項技術，在無線室內定位領域具有良好的前景。

uwb技術是一種傳輸速率高（最高可達1000mbps以上），發射功率較低，穿透能力較強並且是基於極窄脈衝的無線技術，無載波。正是這些優點，使它在室內定位領域得到了較為精確的結果。超寬頻室內定位技術常採用tdoa演示測距定位演算法，就是通過訊號到達的時間差，通過雙曲線交叉來定位的超寬頻系統包括產生、發射、接收、處理極窄脈衝訊號的無線電系統。而超寬頻室內定位系統則包括uwb接收器、uwb參考標籤和主動uwb標籤。定位過程中由uwb接收器接收標籤發射的uwb訊號，通過過濾電磁波傳輸過程中夾雜的各種雜訊干擾，得到含有效資訊的訊號，再通過**處理單元進行測距定位計算分析。

uwb室內定位結構圖

超寬頻可用於室內精確定位，例如戰場士兵的位置發現、機械人運動跟蹤等。超寬頻系統與傳統的窄帶系統相比，具有穿透力強、功耗低、抗干擾效果好、安全性高、系統複雜度低、能提供精確定位精度等優點。因此，超寬頻技術可以應用於室內靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤與導航，且能提供十分精確的定位精度。

定位精度：根據不同公司使用的技術手段或演算法不同，精度可保持在0.1 m ~0.5 m。

藍芽技術通過測量訊號強度進行定位。這是一種短距離低功耗的無線傳輸技術，在室內安裝適當的藍芽區域網接入點，把網路配置成基於多使用者的基礎網路連線模式，並保證藍芽區域網接入點始終是這個微微網(piconet)的主裝置，就可以獲得使用者的位置資訊。藍芽技術主要應用於小範圍定位，例如單層大廳或倉庫。藍芽室內定位技術最大的優點是裝置體積小、易於整合在pda、pc 以及手機中，因此很容易推廣普及。理論上，對於持有整合了藍芽功能移動終端裝置的使用者，只要裝置的藍芽功能開啟，藍芽室內定位系統就能夠對其進行位置判斷。採用該技術作室內短距離定位時容易發現裝置且訊號傳輸不受視距的影響。其不足在於藍芽器件和裝置的**比較昂貴，而且對於複雜的空間環境，藍芽系統的穩定性稍差，受雜訊訊號干擾大。

定位精度：根據不同公司使用的技術手段或演算法不同，精度可保持在3 m ~15 m。

缺陷：訊號傳輸距離短。

超聲波定位目前大多數採用反射式測距法。系統由乙個主測距器和若干個電子標籤組成，主測距器可放置於移動機械人本體上，各個電子標籤放置於室內空間的固定位置。定位過程如下：先由上位機傳送同頻率的訊號給各個電子標籤，電子標籤接收到後又反射傳輸給主測距器，從而可以確定各個電子標籤到主測距器之間的距離，並得到定位座標。目前，比較流行的基於超聲波室內定位的技術還有下面兩種：一種為將超聲波與射頻技術結合進行定位。由於射頻訊號傳輸速率接近光速，遠高於射頻速率，那麼可以利用射頻訊號先啟用電子標籤而後使其接收超聲波訊號，利用時間差的方法測距。這種技術成本低，功耗小，精度高。另一種為多超聲波定位技術。該技術採用全域性定位可在移動機械人身上4個朝向安裝4個超聲波感測器，將待定位空間區，由超聲波感測器測距形成座標，總體把握資料，抗干擾性強，精度高，而且可以解決機械人迷路問題。

定位精度：超聲波定位精度可達厘公尺級，精度比較高。

缺陷：超聲波在傳輸過程中衰減明顯從而影響其定位有效範圍，且易受干擾。

紅外線是一種波長間於無線電波和可見光波之間的電磁波。紅外線室內定位技術定位的原理是，紅外線標識發射調製的紅外射線，通過安裝在室內的光學感測器接收進行定位。雖然紅外線具有相對較高的室內定位精度，但是由於光線不能穿過障礙物，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使其室內定位的效果很差。當標識放在口袋裡或者有牆壁及其他遮擋時就不能正常工作，需要在每個房間、走廊安裝接收天線，造價較高。因此，紅外線只適合短距離傳播，而且容易被螢光燈或者房間內的燈光干擾，在精確定位上有侷限性。

典型的紅外線室內定位系統activebadges使待測物體附上乙個電子標，該標識通過紅外發射機向室內固定放置的紅外置收機週期傳送該待測物唯一id，接收機再通過有線網路將資料傳輸給資料庫。這個定位技術功耗較大且常常會受到室內牆體或物體的阻隔，實用性較低。如果將紅外線與超聲波技術相結合也可方便地實現定位功能。用紅外線觸發定位訊號使參考點的超聲波發射器向待測點發射超聲波，應用toa基本演算法，通過計時器測距定位。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傳輸距離短的缺陷。使得紅外技術與超聲波技術優勢互補。

定位精度：紅外線定位精度可5 m ~10 m。

缺陷：紅外線在傳輸過程中易於受物體或牆體阻隔且傳輸距離較短，定位系統複雜度較高，有效性和實用性較其它技術仍有差距。

射頻定位技術實現起來非常方便，而且系統受環境的干擾較小，電子標籤資訊可以編輯改寫比較靈活。射頻識別技術利用射頻方式進行非接觸式雙向通訊交換資料以達到識別和定位的目的。這種技術作用距離短，一般最長為幾十公尺。但它可以在幾毫秒內得到厘公尺級定位精度的資訊，且傳輸範圍很大，成本較低。 rfid技術原理：射頻識別（rfid）技術是一種操控簡易，適用於自動控制領域的技術，它利用了電感和電磁耦合或雷達反射的傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。射頻（rf）是具有一定波長的電磁波，它的頻率描述為：khz、mhz、ghz，範圍從低頻到微波不一。

rfid室內定位系統的基本結構：該系統通常由電子標籤、射頻讀寫器、中介軟體以及計算機資料庫組成，結構如下圖所示。射頻標籤和讀寫器是通過由天線架起的空間電磁波的傳輸通道進行資料交換的。在定位系統應用中，將射頻讀寫器放置在待測移動物體上，射頻電子標籤嵌入到操作環境中。電子標籤上儲存有位置識別的資訊，讀寫器則通過有線或無線形式連線到資訊資料庫。

rfid基本結構圖

無線區域網路(wlan)是一種全新的資訊獲取平台，可以在廣泛的應用領域內實現複雜的大範圍定位、監測和追蹤任務，而網路節點自身定位是大多數應用的基礎和前提。當前比較流行的wi-fi定位是無線區域網路系列標準之ieee802.11b的無線乙太網已經成的一種定位解決方案。在無線區域網中的ap接入點或是無線網絡卡都可以方便測得無線訊號的強度，利用這一點可以通過匹配訊號強度的方法進行定位。位置指紋法是一種常用的無線區域網室內定位技術，典型的系統是radar原型系統，由微軟研發。基於rssi技術的radar室內定位系統執行分兩個過程，分別是先在系統覆蓋區域對設定的若干個ap固定點離線採集其位置資訊以及訊號強度，通過有線網路傳輸給資料中心形成位置指紋資料庫，再對實時待測物所測算得到訊號強度利用最近鄰居法分析匹配出其位置。

某公司開發了能夠利用wi-fi進行室內定位的軟體。wi-fi繪圖的精確度大約在1公尺至20公尺的範圍內，總體而言，它比蜂窩網路三角測量定位方法更精確。但是，如果定位的測算僅僅依賴於哪個wi-fi的接入點最近，而不是依賴於合成的訊號強度圖，那麼在樓層定位上很容易出錯。目前，它應用於小範圍的室內定位，成本較低。但無論是用於室內還是室外定位，wi-fi收發器都只能覆蓋半徑90公尺以內的區域，而且很容易受到其他訊號的干擾，從而影響其精度，定位器的能耗也較高。

精度：2 m ~10 m。

缺陷：採集資料工作量大，而且為了達到較高的精度，固定點ap的位置測算設定比較繁瑣。

zigbee（ieee 802.15.4）是一種新興的短距離、低速率無線網路技術，它介於射頻識別和藍芽之間，也可以用於室內定位。主要面向無線個人區域網（pan），網路系統在應用中表現出近距離，低功耗，低成本等特徵，這些都可以滿足室內定位系統的要求和條件。應用zigbee技術的室內定位系統是通過在感測器網路中布置參考節點，移動節點構成系統的，參考節點為靜態節點，它們傳送位置資訊和rssi值給移動待測節點，該節點將資料寫入定位模組，分析計算得到自身位置。該系統常採用分布式節點設定，可以減少網路資料工作量和通訊延遲的問題。zigbee最顯著的技術特點是它的低功耗和低成本。

精度：2 m ~5 m。

缺陷：網路穩定性還有待提高，易受環境干擾。

除了以上提及的定位技術，還有基於計算機視覺、光跟蹤定位、基於影象分析、磁場以及信標定位等。此外，還有基於影象分析的定位技術、信標定位、三角定位等。目前很多技術還處於研究試驗階段，如基於磁場壓力感應進行定位的技術。

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室內定位技術對比

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