WiFi、藍(lán)牙和UWB:室內(nèi)定位精度哪家強(qiáng)?
盡人皆知,在萬物互聯(lián)的大背景下,位置信息的獲取和應(yīng)用在項(xiàng)目落地中越來越重要。相對于室外定位,室內(nèi)定位的工作環(huán)境更為復(fù)雜、精細(xì),其技術(shù)更是多種多樣。例如:智慧工廠人員及貨物管理與調(diào)度、 生產(chǎn)安全管理、地下停車場尋車導(dǎo)航、智慧大樓人員/訪客定位管理、 會(huì)展位置導(dǎo)航等。
一般情況下,我們根據(jù)技術(shù)原理和使用信號源的不同,可以將室內(nèi)定位技術(shù)分為:Wi-Fi定位、ZigBee定位、藍(lán)牙定位、UWB定位、RFID定位、衛(wèi)星定位、低頻觸發(fā)定位、基站定位、聲波定位、光定位、地磁定位等。下面就來探討一下WiFi、藍(lán)牙、UWB常見的三種室內(nèi)定位技術(shù)。
WiFi
2010年前后,Wi-Fi定位開始在基于定位標(biāo)簽的人員監(jiān)控行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用起來,2013年,基于手機(jī)的Wi-Fi探測等應(yīng)用也隨之嶄露頭角。目前,Wi-Fi定位是比較流行的一種室內(nèi)定位技術(shù),其定位方法是基于信號強(qiáng)度的傳播模型法和指紋識別法。
信號強(qiáng)度的傳播模型法,是指使用當(dāng)前環(huán)境下假設(shè)的某種信道衰落模型,根據(jù)其數(shù)學(xué)關(guān)系估計(jì)終端與已知位置AP間的距離,如果用戶聽到多個(gè)AP信號,就可以通過三邊定位算法來獲得用戶的位置信息;指紋識別法,則是基于Wi-Fi信號的傳播特點(diǎn),將多個(gè)AP的檢測數(shù)據(jù)組合成指紋信息,通過與參考數(shù)據(jù)對比來估計(jì)移動(dòng)物體可能的位置。
在定位精度為米級的一些場景,可利用Wi-Fi進(jìn)行覆蓋,該技術(shù)適用于對人/車的定位導(dǎo)航,醫(yī)療機(jī)構(gòu)、商場、主題公園等場景。
藍(lán)牙
2014年左右,基于藍(lán)牙的定位技術(shù)開始在監(jiān)控定位領(lǐng)域被應(yīng)用。2017年7月,藍(lán)牙m(xù)esh正式推出,在一年半的時(shí)間里,已經(jīng)有超過105種具有藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)功能的產(chǎn)品獲得認(rèn)證,其中包含芯片、協(xié)議棧、模組及終端產(chǎn)品供應(yīng)商等。
為了滿足位置服務(wù)市場不斷增長的需求,全新藍(lán)牙5.1標(biāo)準(zhǔn)新增了尋向功能,可幫助設(shè)備明確藍(lán)牙信號的方向,進(jìn)而幫助開發(fā)者解讀設(shè)備方向的藍(lán)牙接近(proximity)解決方案,實(shí)現(xiàn)厘米級位置精度的藍(lán)牙定位系統(tǒng)。
基于位置的藍(lán)牙服務(wù)解決方案通常分為兩類:接近類解決方案和定位系統(tǒng)。無論是實(shí)時(shí)定位,還是室內(nèi)定位,原理都是類似的,即在數(shù)據(jù)包傳輸中加入RSSI(接收信號強(qiáng)度)機(jī)制,通過RSSI來虛擬出產(chǎn)品的大致范圍,再通過三邊測量法,實(shí)現(xiàn)相互交集的測量算法,最終完成室內(nèi)定位。
藍(lán)牙定位,只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開啟,就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行定位。藍(lán)牙傳輸不受視距的影響,但對于復(fù)雜的空間環(huán)境,藍(lán)牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差,受噪聲信號干擾大,且藍(lán)牙器件和設(shè)備的價(jià)格比較貴。
根據(jù)《2019藍(lán)牙市場最新資訊》顯示,位置服務(wù)已成為增長最快的藍(lán)牙解決方案,預(yù)計(jì)未來五年其年復(fù)合增長率將達(dá)到43%。
藍(lán)牙定位主要用于對人的小范圍定位,例如單層大廳或商店,現(xiàn)在已經(jīng)被某些廠商開始用于LBS推廣。
UWB
近年來,隨著UWB芯片方案的成熟和成本的下降,國內(nèi)研究UWB定位技術(shù)的公司不斷涌現(xiàn)。UWB是一種傳輸速率高(最高可達(dá)1000Mbps以上),發(fā)射功率較低,穿透能力較強(qiáng)的無線定位技術(shù)。目前使用UWB定位技術(shù)的行業(yè)是隧道、化工廠、監(jiān)獄、醫(yī)院、養(yǎng)老院、礦井等行業(yè)。
UWB定位是由多個(gè)傳感器采用TDOA(Time Difference of Arrival,到達(dá)時(shí)間差)和AOA定位算法對標(biāo)簽位置進(jìn)行分析,具有多徑分辨能力、精度高、定位精度可達(dá)厘米級等特點(diǎn)。
TDOA是一種利用到達(dá)時(shí)間差進(jìn)行定位的方法又稱為雙曲線定位。標(biāo)簽卡對外發(fā)送一次UWB信號,在標(biāo)簽無線覆蓋范圍內(nèi)的所有基站都會(huì)收到無線信號。如果有兩個(gè)已知坐標(biāo)點(diǎn)的基站收到信號,標(biāo)簽距離兩個(gè)基站的間隔不同,那么這兩個(gè)基站收到信號的時(shí)間點(diǎn)是不一樣的。
基于信號時(shí)間的定位系統(tǒng),例如UWB,一旦遇到墻體遮擋的情況就需要重新部署。同等面積,房間數(shù)量增加一倍,基站用量也將增加一倍,其在空曠場景基站更易部署。
隨著科技進(jìn)步和人民生活水平的提高,精確定位的需求越來越迫切,無線局域網(wǎng)定位主要應(yīng)用于室內(nèi)定位,根據(jù)信號的特點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不同,其定位精度可從厘米級到米級。不同的場景,我們在選擇具體的定位技術(shù)時(shí),不光要考慮精度性能,還得考慮成本和功耗。因此,盡管UWB精度最高,但是其他的定位技術(shù)也各有自己的市場。