室內(nèi)人員定位解決方案特點(diǎn)及應(yīng)用

廣州致遠(yuǎn)電子有限公司

古人的望月觀日、司南辨位展示了我們祖先的智慧和睿智。設(shè)備和三個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的無線信號(hào)強(qiáng)度，通過差分算法，比較精準(zhǔn)地對(duì)人和車輛進(jìn)行三角定位。

如今，中國(guó)也推出了自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)。但是衛(wèi)星定位只能用在室外環(huán)境，而室內(nèi)導(dǎo)航信號(hào)衰減太快，衛(wèi)星定位就無法使用。

事實(shí)上，隨著室內(nèi)場(chǎng)景越來越龐大復(fù)雜，工業(yè)、安防等行業(yè)的高速發(fā)展，人員定位管理也逐漸成為熱門市場(chǎng)。

方案特點(diǎn)：WiFi定位可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大范圍定位，但精度只能維持在米級(jí)（1～10 m），無法做到精準(zhǔn)定位；定位系統(tǒng)可與其他客戶共享網(wǎng)絡(luò)，但受WiFi通信距離的限制，基站布點(diǎn)較多，成本增加。

應(yīng)用場(chǎng)景：早期WiFi方案主要應(yīng)用在專業(yè)行業(yè)領(lǐng)域，隨著消費(fèi)市場(chǎng)需求增加，目前在監(jiān)獄、醫(yī)院、車間工廠等都有較大應(yīng)用。

紅外線定位

大型商場(chǎng)希望能夠借助室內(nèi)定位技術(shù)為前來購(gòu)物的消費(fèi)者提供實(shí)時(shí)導(dǎo)引服務(wù)，同時(shí)基于位置提供對(duì)應(yīng)的營(yíng)銷服務(wù)；醫(yī)院希望對(duì)醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，便于需要時(shí)快速調(diào)用，對(duì)特殊病患進(jìn)行定位監(jiān)護(hù)，防止其發(fā)生意外；高危化工廠需要對(duì)人員進(jìn)行定位管理，防止發(fā)生安全事故等。室內(nèi)定位在零售、餐飲、物流、制造、化工、電力、醫(yī)療等行業(yè)均展現(xiàn)出了廣闊的市場(chǎng)前景。

WiFi定位

目前WiFi是相對(duì)成熟且應(yīng)用較多的技術(shù)，主要經(jīng)移動(dòng)

紅外線室內(nèi)定位有兩種：第一種是被定位目標(biāo)使用紅外線IR標(biāo)識(shí)作為移動(dòng)點(diǎn)，發(fā)射調(diào)制的紅外射線，通過安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器接收進(jìn)行定位；第二種是通過多對(duì)發(fā)射器和接收器織紅外線網(wǎng)覆蓋待測(cè)空間，直接對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行定位。

方案特點(diǎn)：紅外線技術(shù)已非常成熟，用于室內(nèi)定位時(shí)精度相對(duì)較高，但由于紅外線只能視距傳播，穿透性極差（可以參考家里的電視遙控器），當(dāng)標(biāo)識(shí)被遮擋時(shí)就無法正常工作，也極易受燈光、煙霧等環(huán)境因素影響；紅外線的傳輸距離不長(zhǎng)，使其無論選用哪種方式布局，都需在每個(gè)遮擋背后、甚至轉(zhuǎn)角安裝接收端，布局復(fù)雜，成本提升，而定位效果有限。

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于實(shí)驗(yàn)室對(duì)簡(jiǎn)單物體的軌跡精確定位記錄以及室內(nèi)自走機(jī)器人的位置定位。

藍(lán)牙定位

藍(lán)牙信標(biāo)技術(shù)目前部署較多，也是相對(duì)比較成熟的技術(shù)。藍(lán)牙與WiFi的區(qū)別不大，精度比WiFi稍高。

方案特點(diǎn)：藍(lán)牙定位技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備體積小、短距離、低功耗，容易集成在手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備中。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(duì)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(hào)干擾大且藍(lán)牙器件和設(shè)備的價(jià)格比較昂貴。

應(yīng)用場(chǎng)景：應(yīng)用于對(duì)人的小范圍定位，如單層大廳或商店。現(xiàn)在已被某些廠商用于LBS推廣。

射頻識(shí)別定位

射頻識(shí)別室內(nèi)定位技術(shù)以射頻方式利用天線或其他設(shè)備把無線電信號(hào)調(diào)成電磁場(chǎng)，附著于物品的標(biāo)簽經(jīng)過磁場(chǎng)后生成感應(yīng)電流把數(shù)據(jù)傳送出去，通過多對(duì)雙向通信交換數(shù)據(jù)達(dá)到識(shí)別和三角定位的目的。

方案特點(diǎn)：射頻識(shí)別作用距離很近，但它可在幾毫秒內(nèi)得到厘米級(jí)定位精度的信息，而且標(biāo)識(shí)的體積較小，造價(jià)較低；RFID不具有通信能力，抗干擾能力較差，不便于整合到其他系統(tǒng)中；用戶的安全隱私保障和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化都不夠完善。

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于倉(cāng)庫(kù)、工廠、商場(chǎng)貨物、商品流轉(zhuǎn)定位。

超寬帶UWB定位

超寬帶定位技術(shù)是一種全新的、與傳統(tǒng)通信定位技術(shù)有極大差異的新技術(shù)。采用UWB（超寬帶）脈沖信號(hào)，由多個(gè)傳感器采用TDOA和AOA定位算法對(duì)標(biāo)簽位置進(jìn)行分析，多徑分辨能力強(qiáng)、精度高，定位精度可達(dá)厘米級(jí)。

方案特點(diǎn)：超寬帶技術(shù)具有GHz量級(jí)的帶寬，因此穿透力強(qiáng)、抗干擾效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度，前景廣闊；新加入的盲節(jié)點(diǎn)需要主動(dòng)通信使得功耗較高，而且事先也需要布局，使得成本較高。

應(yīng)用場(chǎng)景：可用于各個(gè)領(lǐng)域的室內(nèi)精確定位和導(dǎo)航，包括人和大型物品，如汽車地庫(kù)停車導(dǎo)航、礦井人員定位、貴重物品倉(cāng)儲(chǔ)等。

ZigBee定位

傳統(tǒng)ZigBee定位方案與WiFi、藍(lán)牙利用三角定位方案類似，利用移動(dòng)標(biāo)簽與參考節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)強(qiáng)度測(cè)距，多基站實(shí)現(xiàn)多維角度定位。

而NXP JN5168系列ZigBee芯片在滿足信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試功能要求外，還增加TOF（空中飛行時(shí)間）測(cè)距方式，類似目前超寬帶TDOA和AOA定位算法。

方案特點(diǎn)：ZigBee傳輸所需能量較少，具有低功耗特點(diǎn)；ZigBee網(wǎng)絡(luò)可同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并支持多級(jí)路由，可將數(shù)據(jù)進(jìn)行超遠(yuǎn)距離傳輸；JN5168系列方案整合TOF（空中飛行時(shí)間）+RSSI（信號(hào)強(qiáng)度）雙方案測(cè)距方式，精準(zhǔn)定位。

應(yīng)用場(chǎng)景：已被廣泛應(yīng)用于大型工廠、地下管廊、礦區(qū)以及車間，為人員在崗管理系統(tǒng)所采用。

ZM516x是ZLG致遠(yuǎn)電子基于NXP JN5168無線微控制器開發(fā)的一系列低功耗、高性能ZigBee模塊，可支持TOF（空中飛行時(shí)間）與RSSI（信號(hào)強(qiáng)度）測(cè)距功能。

方案升級(jí)：ZLG致遠(yuǎn)電子基于室內(nèi)礦區(qū)人員定位行業(yè)需求，將測(cè)距方案進(jìn)一步升級(jí)，目前ZM5168系列模塊廣播模式時(shí)也可配置使能RSSI輸出，便于移動(dòng)標(biāo)簽迅速確定位置信息，定位方案更加靈活，減小了模塊工作量。