統一融合定位在物聯網中的應用

唐上昌

摘 要：文章評述了射頻、藍牙、WiFi和UWB的室內定位技術，移動基站、GPS、北斗的室外定位系統的優缺點并介紹了各自應用，并針對統一融合定位在物聯網中的目的及商業應用展開論述。

關鍵詞：室內定位；室外定位；物聯網

近幾年，定位技術在人們的生活中扮演了越來越重要的角色，從當前的實際情況來看，利用射頻、WiFi、藍牙、UMB、移動基站、北斗和GPS等進行定位的技術條件愈來愈穩定，如何將室內外定位技術更好的應用在物聯網，使其更好地為人們服務則更加重要。因此著重介紹了室內外定位系統的各自優缺點及其應用以及室內外定位技術在物聯網應用的意義。

1 室內定位

1.1 基于射頻的室內定位技術

優點：相比較于傳統定位技術，基于射頻的室內定位技術優點表現在：（1）操作采用非接觸式的方式，十分便捷；（2）靈敏度極佳，可以同時識別多個高速運動目標；（3）在復雜環境下依然能夠發揮很好的作用；（4）可以給射頻標簽設定多次不同信息；（5）具有極好的安全性（這是因為可以通過對算法加密和使用密碼防止射頻標簽上保存的信息安全而不被篡改）。

缺點：（1）由于需要定位的標簽位置是由附近的標簽來參照其位置，這就說需要定位的標簽其精度由附近標簽決定，但是當附近標簽無規律分布且周圍環境情況也不同時，是沒有辦法對其精確定位的；（2）在定位的精度上存在一個矛盾，若要獲取高精度，則需要參照的標簽也具有高密度，但是這也會帶來一個問題，標簽密度太高又會使得標簽間信號相互干擾，進而影響接收效果；（3）由于在對標簽進行定位時，還應獲取兩個標簽間的歐氏距離，但是這樣直接增加了很多沒用的計算，使得計算系統背負了不必要的負擔。

應用：將室內定位技術與衛星導航技術融合，達到高速度、高精度、范圍廣的要求。

1.2 基于藍牙的室內定位技術

基于藍牙的室內定位技術具有很多優點：設備占用空間小、應用范圍大、價格也很便宜、攜帶方便等，是一種很受歡迎的定位技術。但是藍牙技術也有一些缺點：由于藍牙定位依賴于傳輸信號的強度，這就決定了其傳輸距離不會太遠，而且在傳輸時只能是點對點，速度也不快，最重要的是信號易受外界干擾，十分不穩定，適用范圍較小。

藍牙定位技術應用廣泛：如PC、傳真機、移動電話、筆記本電腦和耳機等。

1.3 基于WiFi的室內定位技術

基于WiFi的室內定位技術的主要優點有：（1）連接時無須有線，直接采用無線連接即可，十分方便；（2）該技術的移植性非常好，適用范圍廣泛，在身份識別后，即可漫游；（3）對功的消耗不高，同時其抗干擾性能很好；（4）該技術對人的身體健康影響很小；（5）價格便宜，可以大面積推廣使用；（6）可以用于室外定位。

但是基于WiFi的室內定位技術同樣也存在一些問題：（1）雖然使用方便，但是其設備價格還是很高的；（2）這種技術的特點決定了需要安裝感應設備。

應用：基于WiFi的室內定位技術成本較低、操作簡便而得到了廣泛使用。包括三角定位技術、WiFi室內三維定位技術、指紋識別技術、短程感應技術、慣性導航技術。

1.4 基于UWB的室內定位技術

超寬帶無線通信室內定位技術優點：（1）既可以做通信使用，同時也可以用作定位功能，且定位精度非常高，達到厘米級別；（2）穿透性強，很少受到空間環境限制；（3）功耗很低，傳輸時的速度很快； （4）由于寬帶寬，功率譜密度不高，使得其信號具有較強的信號隱避性；（5）由于UWB發射的是窄脈沖，在時間上不是同步的，又是由Rake接收可以充分利用窄脈沖的能量，傳輸距離遠；（6）空間傳輸容量大，比傳統無線傳輸系統更強；（7）UWB能減小多路徑傳播時相互干擾的弊端，本身又具有較寬的寬帶，傳輸時速度很快；（8）可以實現多功能融為一體。

應用：UWB應用范圍很廣，包括：雷達、多媒體無線通信、醫學應用、高精度定位乃至無線傳感器網絡等很多地方，前景廣闊，研究價值達。

2 室外定位

2.1 移動基站定位技術

移動基站具有以下特點：精度低、定位快、成本低、耗電少、限制少。

應用：該定位主要針對導航終端，更多的是廣大的手機用戶。例如一些企業推出的地圖功能，像谷歌手機地圖、A-GPS等等都是利用基站定位來實現的。

2.2 GPS、北斗定位技術

GPS、北斗定位技術具有以下特點：精度高、定位慢、成本高、耗電高、限制多。

應用：GPS定位技術空間大地測量技術具有重要的支持作用，是最重要的手段之一，在大氣科學、高精度測繪和地球科學等基礎研究亦起到關鍵作用。

3 室內外定位技術在物聯網中的應用

物聯網是將現代網絡技術、各種感知技術、自動化技術的集大成，它將眾多應用融合并提升到一個新的階段，實現人和物智能對話。物聯網具有以下三個特征：首先是其最基本特征，通信和智能識別，也就是說能實現“物”的自動識別功能，以及M2M的功能；其次是互聯網特征，它使得物聯網中的物相互之間聯通成為現實；三是智能化特征，物聯網能夠實現自我智能控制，完成自我反饋。

位置信息識別在移動物聯網中起到支撐作用，已經通過基于天線的定位技術來解決，從室外定位的角度說，GPS完全達到了精度要求，無線蜂窩系統則能滿足基本的低能耗的定位。

應用：統一融合定位在物聯網中的應用已十分普遍，涉及到人們生活的各個方面。在環境保護、環境監測、水系監測、工業監測、公共安全、智能消防、智能交通以及軍事中的偵查與情報搜集等很多領域。物聯網可以歸結為三種基本應用模式：首先是對象的智能標簽。就是通過射頻等來區分不同的對象、特定的對象；其次，環境監控。通過多類型，多分布的傳感器獲取特定對象的狀態；三是對象智能控制。物聯網可以智能決策，對對象的行為進行控制。

4 結束語

隨著統一融合定位在物聯網中的技術不斷進步，已經受到人們越來越多的關注。而物聯網在無線通信、環境感知等方面的技術，同時使得智能手機成為物聯網時代的基礎計算平臺之一。統一融合定位與物聯網的融合，也必將帶來新的商業模式，為人們的生活提供很大方便，今后也必將發揮相當重要的作用。

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