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室内人员定位解决方案特点及应用

2018-11-15 14:35 来源:ZLG致远电子 编辑:电源网

提到定位,我们首先想到的是卫星、是GPS、是北斗,但在室内卫星信号衰减严重,精度大大降低。在室内做人员定位,有哪些好办法呢?

古人的望月观日、司南辨位展示我们祖先的智慧和睿智。

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现在一提到定位导航,大家首先想到的是GPS,中国也推出了自己的卫星定位系统北斗卫星定位系统。但是,卫星定位只能用在室外环境,一到室内,由于导航信号衰减太快,卫星定位就无法使用。

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而事实上,随着室内场景越来越庞大复杂,工业、安防等行业的高速发展,人员定位管理也逐渐成为了热门市场。

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大型商超希望能够借助室内定位技术为前来购物的消费者提供实时导引服务,同时基于位置提供对应的营销服务。

医院希望对医疗设备进行实时定位,便于需要时快速调用,希望能对特殊病患进行定位监护,防止其发生意外。高危化工厂需要对人员进行定位管理,防止发生安全事故等。

可以说,室内定位在零售、餐饮、物流、制造、化工、电力、医疗等行业均展现出了广阔的市场前景。

今天这里一起了解下各类关于室内定位的相关解决方案。

一、Wi-Fi定位

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目前Wi-Fi是相对成熟且应用较多的技术,主要是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度,通过差分算法,来比较精准地对人和车辆的进行三角定位。

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方案特点:

Wi-Fi定位可以实现复杂的大范围定位,但精度只能维持在米级定位(1-10m),无法做到精准定位;

同时定位系统可以与其他客户共享网络,但受限于Wi-Fi通信距离问题,基站布点较多,成本增加。

应用场景:早期Wi-Fi方案主要是应用在专业行业领域,随着消费市场需求增加,目前在监狱、医院、车间工厂等都有较大应用。

二、红外线定位

红外线室内定位有两种,第一种是被定位目标使用红外线IR标识作为移动点,发射调制的红外射线,通过安装在室内的光学传感器接收进行定位;第二种是通过多对发射器和接收器织红外线网覆盖待测空间,直接对运动目标进行定位。

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方案特点:

红外线的技术已经非常成熟,用于室内定位精度相对较高,但是由于红外线只能视距传播,穿透性极差(可以参考家里的电视遥控器),当标识被遮挡时就无法正常工作,也极易受灯光、烟雾等环境因素影响明显;

红外线的传输距离不长,使其在布局上,无论哪种方式,都需要在每个遮挡背后、甚至转角都安装接收端,布局复杂,使得成本提升,而定位效果有限。

应用场景:适用于实验室对简单物体的轨迹精确定位记录以及室内自走机器人的位置定位。

三、蓝牙定位

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蓝牙信标技术目前部署的也比较多,也是相对比较成熟的技术。蓝牙跟WiFi的区别不是太大,精度会比WiFi稍微高一点。

方案特点:

蓝牙定位技术最大的优点是设备体积小、短距离、低功耗,容易集成在手机等移动设备中。只要设备的蓝牙功能开启,就能够对其进行定位;

蓝牙传输不受视距的影响,但对于复杂的空间环境,蓝牙系统的稳定性稍差,受噪声信号干扰大且在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵。

应用场景:应用于对人的小范围定位,例如单层大厅或商店。现在已经被某些厂商开始用于LBS推广。

五、射频识别定位

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射频识别室内定位技术利用射频方式,天线或者设备把无线电信号调成电磁场,附着于物品的标签经过磁场后感应电流生成把数据传送出去,以多对双向通信交换数据以达到识别和三角定位的目的。

方案特点:

射频识别作用距离很近,但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息,而且标识的体积比较小,造价比较低;

RFID不具有通信能力,抗干扰能力较差,不便于整合到其他系统之中;

用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善。

应用场景:适用于仓库、工厂、商场货物、商品流转定位。

六、超宽带UWB定位

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超宽带定位技术是一种全新的、与传统通信定位技术有极大差异的新技术。采用UWB(超宽带)脉冲信号,由多个传感器采用TDOA和AOA定位算法对标签位置进行分析,多径分辨能力强、精度高,定位精度可达厘米级。

方案特点:

超宽带技术具有GHz量级的带宽,因此穿透力强、抗干扰效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度,前景相当广阔;

新加入的盲节点需要主动通信使得功耗较高,而且事先也需要布局,使得成本较高。

应用场景:可用于各个领域的室内精确定位和导航,包括人和大型物品,例如汽车地库停车导航、矿井人员定位、贵重物品仓储等。

七、Zigbee定位

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传统Zigbee定位方案与Wi-Fi、蓝牙利用三角定位方案类似,利用移动标签与参考节点之间的信号强度进行测距,多基站实现多维角度定位。

而NXP JN5168系列Zigbee芯片在满足信号强度测试功能要求外,还增加TOF(空中飞行时间)测距方式,类似目前超宽带TDOA和AOA定位算法。

方案特点:

Zigbee传输需要很少的能量,具有低功耗特点;

Zigbee网络可同时进行数据传输工作,并支持多级路由,可将数据进行超远距离传输;

JN5168系列方案整合TOF(空中飞行时间)+RSSI(信号强度)双方案测距方式,精准定位。

应用场景:已经被广泛应用于大型的工厂、地下管廊、矿区以及车间作为人员在岗管理系统所采用。

ZM516x是ZLG致远电子基于NXP JN5168无线微控制器开发的一系列低功耗、高性能Zigbee模块,可支持TOF(空中飞行时间)与RSSI(信号强度)测距功能。

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方案升级:ZLG致远电子基于室内矿区人员定位行业需求,将测距方案进一步做出升级,目前ZM5168系列模块广播模式时也可配置使能RSSI输出,便于移动标签迅速确定位置信息,定位方案更加灵活,减小模块工作量。

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