室内定位技术的前世今生 二维码
提起定位导航,大家首先想到的是 GPS,中国也推出了自己的卫星定位系统北斗卫星定位系统。但是,卫星定位只能用在室外环境,一到室内,由于导航信号衰减太快,卫星定位就无法使用。 十多年以来,为了解决室外定位导航“最后一公里”的问题,科技巨头和研究机构在室内定位技术方面开展了大量的研究,如基于移动通信网络的辅助 GPS(A-GPS)、伪卫星(Pseudolite)、无线局域网(WLAN)、射频标签(RFID)、Zigbee、蓝牙(Bluetooth,BT)、超宽带无线电(UltraWideBand,UWB)、地磁其他卫星或地面数字通信及广播信号、红外定位、光跟踪定位、计算机视觉定位、超声波定位等。这些技术有些是以导航定位为专门或主要用途,例如伪卫星;有些则主要用于通信,但同时也能提供定位服务,例如无线局域网。 室内定位技术发展有两个方向:广域室内定位技术和局域室内定位技术。广域室内定位技术的代表是北邮的 TC-OFDM、澳大利亚的 Locata 和美国高通公司的方案,这些都是承载到广域网上实现广域覆盖的;局域室内定位技术的代表是 Wi-Fi、蓝牙、ZIGBEE、RFID 等定位方案,这些都是承载到局域网中实现局部区域的覆盖。广域室内定位技术通常需要改造基站及手机芯片等设备模块,成本巨大、时间周期较长。局域室内定位技术成本较低、周期短,是目前商业化推广运作较好的选择方案。所以下文我们主要谈谈关于局域室内定位的几种技术:
面对这么多技术解决方案可能大家有点眼花缭乱,这里简单成一句话:很多信号都有可能被用于室内定位,蓝牙、超宽带脉冲、超声波、等等。不过大家也可能注意到了,Wifi 因为上网的需要变得非常普及,除了 Wifi 信号,其余都必须铺设单独铺设信号发生器,甚至有些技术还要求从新在前端上也铺设信号接收设备,这给商用大面积推广带来了巨大的阻力。 当然,大家可能会说,WiFi 定位技术的定位精度仅到米级,相比于蓝牙、超宽带、激光等技术的亚米级、甚至分米级的定位方案要逊色很多。另外,不少同行可能会赞同这样一个观点:室内定位的商业价值跟精度成正比、甚至是指数关系——精度越高,商业价值越大。我并不认可这个观点。 定位精度的提高会带来成本的提高,甚至也是指数关系。现在的室内定位需求大部分为客流统计分析(常用在商场)、实时导航(停车场找车)、基于地理围栏的广告推送,安全监控(火车站甚至矿井)等。目前米级的室内定位精度已经能够满足绝大部分市场的需求了,因为在室内,米级的定位精度意味着抬头就能看见。1 千平米的区域利用超宽带定位到达分米级定位,需要几十万元,而同样的费用利用 Wi-Fi 可以覆盖一个十万平米的商场,在这个商场中不仅可以做到米级的定位,还可以满足上网需求(在商场中用户的需求中,上网的需求远远大于室内定位导航的需求)。Wi-Fi 定位并不是不能做亚米级乃至分米级的定位,英国的研究机构就用 Wi-Fi 技术来探测墙后恐怖分子的肢体活动,当然这个成本目前也不是大众消费市场所能负担的。(注:定位精度在 0.1 米~0.5 米 ,通常称为分米级定位;定位精度在 0.5 米~1 米,称为亚米级定位;定位精度在 1 米~10 米则称米级定位。 ) 下面这张图可能会更清晰一些: 从图上看,能够满足米级定位精度的定位技术,从规模上推广角度来看由易到难,依次为 Wi-Fi、LED、RFID、ZiBee、超声波、蓝牙、计算机视觉、激光、超宽带等。
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