物聯網時代下的室內定位技術解析

在物聯網背景下無線定位技術應用越來越廣泛。提到定位技術，人們首先想到的是傳統的GPS，比如開車出去旅游，到陌生的地方拜訪客戶用到的都是GPS。除了室外定位技術，還有很多的室內技術，目前主流的室內定位技術包括wifi，BLE，Zigbee，UWB，RFID等技術。根據應用場景的不同，可以采用不同的定位技術，以滿足客戶的需求。

基于信號強度

目前的主流定位技術，主要是采用信號強度的方式，或再組合上其他的技術。因為射頻收到多徑傳輸的影響，當被定位的設備位置變動時，即使是一個輕微的移動，也可能導致信號強度發生 10dBm 的變化，必須結合上其他的定位技術，才能取得比較好的精度。? ?? ?

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WiFi

Wi-Fi為WLAN的標準化組織，其設備均遵循802.11協議，從1999年發展已經有好幾代，從802.11，802.11B，802.11A/G，802.11N，802.11AC，其傳輸速率也越來越高，從最早的2Mbps 到現在的Gbps，Wi-Fi逐漸被廣大用戶所接受?，F在所有的智能手機都集成了WiFi 的射頻，所以，推廣基于WiFi 的LBS，已經逐步給各大廠商看中。Wi-Fi 定位除了商業場景的定位之外，其實，可以逐步把Wi-Fi 定位當成GPS 定位的重要補充，通過收集全球Wi-Fi 設備的位置，實現在社區，乃至室內的較精確定位，可以精準判斷出所在的樓乃至精確到那個單元。

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優點：

廣泛普及，所有智能終端中都有Wi-Fi，普及程度和GPS 類似；

有一定的廣域性；

定位精度滿足部分商業場景的應用。

缺點：

定位精度不高，受多徑的影響大，很難在工業環境中使用；

功耗高。

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BLE

BLE（Bluetooth Low Energy）是藍牙協議的在一個子協議，也稱為低功耗藍牙。低能耗藍牙 (BLE)技術是低成本、短距離、可互操作的魯棒性無線技術，工作在免許可的2.4GHz ISM射頻頻段。它從一開始就設計為超低功耗(ULP)無線技術。它利用許多智能手段最大限度地降低功耗。

藍牙定位有兩種模式可以選擇，一種是終端定位的方式，終端可以測量其所在處的接收信號強度（RSSI），以此估算與信標間的距離。因此，只要終端附近有三個或以上信標，就可以用三邊定位方法計算出終端的位置，最典型的是手機作為終端。另外一種定位方式通過后臺定位，終端發送beacon 信號，藍牙網關將收到Beacon的信號強度或達到角度通過網絡傳輸到后臺服務器，服務器進行位置計算。

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優勢：

功耗低，一般用電池供電的Beacon 可以工作兩年左右；

終端多，所有的手機都支持BLE；

缺點：

采用信號強度/RSSI 定位的精度不夠。

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Zigbee

ZigBee 是基于 IEEE802.15.4? 標準的低功耗局域網協議。根據這個協議規定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、高數據速率。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。采用 Zigbee? 定位，最大的優勢是其功耗低，另外，Zigbee? 支持自組網，其傳輸通道更為簡單。在國內，用 Zigbee? 的方式，廣泛應用于煤礦定位、監獄人員定位等。

Zigbee定位主要還是信號強度RSSI 定位的方法，其定位精度一般比較低，在10米左右，國內早期比較多采用ZigBee 進行定位，并且用ZigBee 通過Mesh 方式傳輸到后臺，但ZigBee 的頻寬一般只有500Kbps，其數據通道局限性比較大，導致系統的容量無法上去。

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優點：

低功耗；

自組網，工作距離遠，部分基站可以采用電池供電，簡化了系統安裝；

缺點：

系統容量低；

定位精度不高。

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UWB

UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術，利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。脈沖無線電（IR-UWB）是傳統的超寬帶技術，它利用頻帶極寬的超短脈沖進行通信，通常又稱為基帶、無載波或脈沖系統。這種方案中，發射機產生基帶窄脈沖序列，并通過脈沖位置調制(PPM )或脈沖幅度調制(PAM)等調制方式攜帶信息，基帶窄脈沖序列通過跳時（TH）擴頻碼選擇時隙后直接發送到空中，而無需對載波進行調制。TH-UWB方案與傳統的無線通信技術相比，系統收發機結構簡單，系統功耗小，成本低，具有良好的定位功能。

UWB能準確分辨出多徑，并且其時鐘精度非常高，達到納秒級，在定位測距中，可以達到分米級的定位精度。

UWB 定位技術可以支持基于測距(ToF)的定位，達到時間差（TDoA）定位，到到角度（AoA）的定位方式，其定位精度比較高，可以根據應用場景對其精度進行優化，最高可以達到厘米級的定位精度。

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優點：

定位精度高，常規為30cm 左右精度，最高可以達到厘米級精度；

環境適應性好，不需要類似指紋技術一樣，重新對環境校準，可以根據需要選擇ToF，TDoA 或AoA 定位；

容量高，根據模式的不同，可以實現無限容量的的定位，類似GPS，采用常規TDoA 模式，在單區域也可以達到近4000Hz 的定位頻率；

功耗低，標簽的工作時間可以達到數月，甚至數年。

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缺點：

成本較高，主要是因為普及程度不夠。

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