在本文中，我們將討論位置跟蹤器和位置傳感器的定義、核心技術(shù)和應(yīng)用程序之間的差異。

對(duì)于工程師而言，位置跟蹤器和位置傳感器中的硬件之間的區(qū)別就像是蘋(píng)果和橙子之間的差異，盡管有時(shí)可以串聯(lián)使用它們，但從設(shè)計(jì)角度來(lái)看，將它們作為完全獨(dú)立的硬件進(jìn)行討論是必不可少的。在本文中，我們將討論這些差異——不僅包括位置跟蹤和位置傳感器的定義，還包括核心技術(shù)和應(yīng)用程序。

位置跟蹤器的定義

位置跟蹤技術(shù)的功能與定義是完全相同的：它在特定時(shí)間段內(nèi)跟蹤對(duì)象的位置，大家可能熟悉通用的定位系統(tǒng)，例如GPS、歐洲的GNSS / Galileo和GLONASS。

位置跟蹤系統(tǒng)確實(shí)依賴于硬件，但是硬件對(duì)其環(huán)境的暴露程度是有限的。也就是說(shuō)，設(shè)備的周圍環(huán)境在準(zhǔn)確跟蹤位置方面起著重要作用。由于建筑物密度或設(shè)備在室內(nèi)移動(dòng)，大城市中GPS的有效性可能會(huì)降低，這些位置跟蹤系統(tǒng)和其他跟蹤器依靠衛(wèi)星、手機(jī)信號(hào)塔或本地地理圍欄來(lái)正常運(yùn)行。

美國(guó)空軍最近在將74號(hào)衛(wèi)星飛行器設(shè)置為“健康且活躍”時(shí)，在GPS技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，這意味著該衛(wèi)星現(xiàn)在可以被全世界的軍事和民用GPS使用。據(jù)洛克希德·馬丁公司（Lockheed-Martin）稱，這顆新衛(wèi)星是GPS III系列的一部分，是由工程師設(shè)計(jì)，“其精度比前代產(chǎn)品高三倍，抗干擾能力提高了八倍，設(shè)計(jì)壽命延長(zhǎng)了25％，而不是最新的在軌GPS衛(wèi)星。”

GPS III 圖片（修改后）由GPS.gov提供

位置跟蹤通常涉及三角測(cè)量，該過(guò)程使用三個(gè)參考點(diǎn)來(lái)精確定位位置，這些地理地標(biāo)（塔或衛(wèi)星）之間的射頻平均到特定點(diǎn)-位置跟蹤設(shè)備的位置。這樣，跟蹤有助于在更大的系統(tǒng)中確定對(duì)象的位置。

這并不是說(shuō)不可能進(jìn)行室內(nèi)跟蹤，許多倉(cāng)庫(kù)和制造工廠全天都使用這些相同的網(wǎng)絡(luò)來(lái)跟蹤設(shè)備，位置跟蹤系統(tǒng)還適用于制圖室、設(shè)施和不同電子設(shè)備的運(yùn)輸路線。某些公司（例如Accuware）使用混合系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤和傳感，這種映射和定位方法采用照相機(jī)作為傳感器，攝像機(jī)還可以在3D空間中進(jìn)行連續(xù)跟蹤。

其他位置跟蹤系統(tǒng)需要GPS芯片或蜂窩無(wú)線電，GPS依賴信號(hào)，因此依賴于可能發(fā)送或接收傳輸?shù)慕M件。

位置傳感器定義

位置傳感器收集有關(guān)對(duì)象附近環(huán)境的數(shù)據(jù)，它們可以與其他傳感器協(xié)同工作或獨(dú)立工作。

ASM（請(qǐng)勿與ams混淆）的磁致伸縮位置傳感器采用“超扁平”包裝，可與自身之間的距離長(zhǎng)達(dá)5750毫米。圖片由ASM提供

傳感器為用戶提供上下文讀數(shù)，或者可以基于他們收集的信息來(lái)支持附加的設(shè)備功能，例如，位置傳感器可以告訴先進(jìn)的電子設(shè)備或機(jī)械設(shè)備各個(gè)組件之間如何相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這有助于調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)墓δ埽踔量梢栽\斷機(jī)電問(wèn)題。

一個(gè)例子是ams的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)控制位置傳感器AS5715R，ams聲稱，該傳感器是專為極對(duì)數(shù)高和低而不會(huì)降低分辨率的電機(jī)（最高480 000rpm）制造的。因?yàn)閾?jù)說(shuō)該設(shè)備可以減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)并提高電機(jī)控制效率，所以ams還建議將該傳感器用于對(duì)安全至關(guān)重要的汽車應(yīng)用。

AS5715R的框圖。圖片由ams提供

另一個(gè)例子是手機(jī)中的接近傳感器，在通話過(guò)程中，當(dāng)設(shè)備與耳朵距離一定距離時(shí)，其屏幕將關(guān)閉，這樣可以防止意外掛斷電話或啟動(dòng)其他功能，而這可能會(huì)中斷通話。流行的Roomba真空吸塵器使用接近傳感器來(lái)導(dǎo)航家中的角落和縫隙，許多商業(yè)維護(hù)機(jī)器人使用定位傳感器來(lái)評(píng)估其環(huán)境并進(jìn)行相應(yīng)的檢查。

區(qū)別位置跟蹤器和位置傳感器

位置跟蹤器和位置傳感器背后的基本技術(shù)有所不同。但是，由于電氣組件可以起到雙重作用，因此存在一些重疊。這里有些例子：

通用位置跟蹤技術(shù)和組件：GPS / GNSS / GLONASS /伽利略；射頻發(fā)射器；蜂窩無(wú)線電；使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)進(jìn)行3D映射；車載攝像頭系統(tǒng)；超寬帶網(wǎng)絡(luò)和5G。

通用位置傳感器和組件：接近傳感器；紅外二極管；車載攝像頭系統(tǒng)；光感測(cè)系統(tǒng)，例如LiDAR；位移傳感器；擴(kuò)展傳感器；超寬帶網(wǎng)絡(luò)和5G。

不過(guò)要注意位置跟蹤技術(shù)和位置傳感器之間的超寬帶（UWB）重疊。UWB在室內(nèi)開(kāi)放無(wú)障礙的空間中越來(lái)越受歡迎，這種方法擅長(zhǎng)收集位置數(shù)據(jù)并評(píng)估預(yù)映射空間中的位置。

恩智浦提供自己的UWB技術(shù)。圖片由NXP提供

只要設(shè)備不受其他物體的干擾，該讀數(shù)就可以連續(xù)進(jìn)行，UWB依靠?jī)牲c(diǎn)之間的光傳輸，因此是飛行時(shí)間系統(tǒng)，定位由兩個(gè)傳感器或節(jié)點(diǎn)之間的光束傳播時(shí)間決定。

位移傳感器和伸長(zhǎng)傳感器與機(jī)械一起使用，它們可測(cè)量叉車，升降機(jī)，無(wú)人駕駛系統(tǒng)，運(yùn)輸起重機(jī)，伸縮零件甚至可伸縮工作臺(tái)等物體的定位。那么，可以想象，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于許多工業(yè)應(yīng)用都是必不可少的。

同時(shí)，由于這兩種技術(shù)對(duì)于設(shè)計(jì)上下文相關(guān)的產(chǎn)品都是必不可少的，因此很多人很可能會(huì)混淆跟蹤和傳感。

跟蹤是監(jiān)視設(shè)備的好方法，但是它卻從塔樓、衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò)傳感器中的外部組件中汲取了很多功能，跟蹤也取決于硬件，它需要更多運(yùn)動(dòng)部件之間的協(xié)作，這使得跟蹤在本質(zhì)上更加系統(tǒng)化；傳感器使設(shè)備“更智能”，同時(shí)補(bǔ)充了其他功能。

總而言之，絕對(duì)必要使用正確的術(shù)語(yǔ)，尤其是在這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)之間，不過(guò)仍然值得注意的是，這些技術(shù)通常在一定程度上是互補(bǔ)的，許多硬件組件具有重疊的重要性，突出說(shuō)明了我們現(xiàn)代設(shè)備的真正復(fù)雜性。