室内定位技术简介

一、按信号源种类分类:

1、Wi-Fi 定位技术

近年来,基于 Wi-Fi 的室内定位技术发展较快,在其定位过程中,主要分为两个阶段:离线采集阶段和在线定位阶段。Wi-Fi 设备广泛应用于人们周围,很多大型的公共场所都已经广泛部署了 Wi-Fi 设备, 所以 Wi-Fi 定位技术具有很好的应用前景。

2、蓝牙定位技术

蓝牙定位技术, 其根据当前设备接收到的信号强度, 来计算目标的位置坐标。蓝牙定位技术的优点在于安全性高,成本低,功耗低,体积小,大多数移动终端设备都配有蓝牙模块。但蓝牙定位技术的缺点是,外界干扰对其定位精度的影响较大,信号稳定性有待提高,且此种技术的通信范围较小。

3、超宽带定位技术

超宽带 (UWB) 定位技术, 其数据传输是通过收发纳秒级别的窄脉冲来实现,可以在室内定位中保证 GHz 级的数据带宽。 超宽带定位技术的优点在于具有分米级别的精度, 且功耗低, 并具有较强的抗干扰能力。 但由于超宽带定位设备成本、构建成本较高,并很难实现广泛的室内覆盖,这些原因使得超宽带定位技术很难大规模的应用。

4、LED定位技术

LED定位技术, 其接受设备接收到由发光二极管发出的光信号后, 经过计算,得到自己的位置信息。LED 定位技术的定位精度在 1 米以内。

5、超声波定位技术

超声波定位是利用反射测量方法, 根据发出的超声波与未知位置响应回波间的时差,计算目标与未知位置之间的距离,通过三个或三个以上目标与未知位置间的距离采用三角定位方法计算未知位置。超声波定位的定位精度较高,但是超声波传输的信号衰减较为严重,从而导致其定位的有效范围较小,而且其需要在需要定位的空间内放置大量的设备,成本也较高。

6、射频识别定位技术

射频识别(RFID)定位技术是使用射频信号在双向非接触的通讯中进行数据交换, 从而计算出目标的位置。 目前, 具有代表性的 RFID 定位系统包含 Cricket系统(由 MIT Oxygen 开发) 、LANDMARC 系统(由密歇根州立大学开发) 、SpotON系统(由华盛顿大学开发) ,RADAR 系统(由微软公司开发)等。射频识别技术的优势在于通讯范围大、成本较低、非视距、非接触等,但它的有效范围很小,且不具通讯能力。所以,在使用射频识别技术进行定位时,需同时使用其他辅助技术。

7、红外线定位技术

红外定位技术, 其通过接收红外线的装置接受到的红外线发射装置发射出的红外线来完成定位。 具体的过程为: 将红外线发射装置安装在需要定位的物体上,该发射装置能够发射具有唯一标识的红外线信号; 在室内安装多个红外线接收装置,并将所有接收装装置与控制中心相连,接收装置接收到红外线信号后,将信息发送至控制中心;控制中心经过分析计算后,完成定位。目前,具有代表性的红外线室内定位系统包括 Active Badge 定位系统 (由 Cambridge 大学的 AT&T 实验室开发) 、IR.Loc 系统(由 Ambiplex 于 2011 年提出)等。此技术的优点在于定位误差较小, 但是红外线的发射距离很短, 且难以穿透墙体, 设备成本比较高。

8、ZigBee 定位技术

ZigBee 技术是一种新兴的无线传感器网络技术,其原理是安装很多的参考点,各个参考点之间协同通讯,来完成室内定位。ZigBee 定位技术具有成本较低、功耗低的优点,在这几年渐渐引起了人们的关注。

9、惯性传感器定位技术

惯性传感器定位技术,其原理是惯性传感器采集物体的速度、方向或加速度等运动数据,计算出待定位物体的位置信息。随着运动时间的增加,惯性传感器定位技术的定位误差也在增长。

10、地磁定位技术

地磁定位技术是通过识别环境中的地磁信号并与磁场参考图进行比较, 来实现定位的。因此,此种技术不依赖于任何其他的硬件条件或者设施,直接通过设备中的自带传感器即可完成定位。其中具有代表性的系统是 IndoorAtlas(由芬兰奥卢大学开发) ,其定位精度达到了 0.1 至 2 米。

11、雷达定位技术

达定位技术,其原理是接收设备接收雷达发出的信号,经过处理其中的信息完成室内定位。

12、计算机视觉定位技术

计算机视觉定位技术是准确识别复杂多变的背景环境中需定位的目标,提取稳定的目标特征,对目标位置进行快速实时跟踪和计算。其中具有代表性的计算机视觉定位系统是微软研究院的 Easy Living 系统。

二、按定位算法分类:

1、邻近信息定位技术,通过信号源覆盖范围的局限性,来判断定位目标在不在某个参考点的周边。

2、三角定位技术,通过信号衰减模型来估计出信号源与待定位点之间的距离,以信号源为圆心,以信号源与定位点之间的距离
为半径,来画圆,这些圆的交点即为定位点。

3、多边定位技术,通过测量待定位目标和信号源之间的距离来计算目标的位置。常用的测距方法包括基于信号到达的时间(TOA) 、基于信号到达的角度( AOA)和基于接收的信号强弱( RSSI)等。

4、指纹定位技术,是采集空间中不同位置的信号特征参数,建立指纹库,通过将定位点实际接收到的各信号源的强度与指纹库中的数据来进行对比, 从而获取到定位点的坐标。邻近信息定位和三角定位不能保证定位的准确性。多边定位在理论上是可以获得较高的定位精度的,但实际上一般设备通常难以获取时间和角度等参数。因此,室内定位系统经常使用指纹法来实现定位。

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