從古至今,人類的方方面面就離不開“定位”技術,從古代遠洋航海羅盤,再到現如今每個電子終端都有的GPS,定位技術在我們身邊可謂是無處不在。但人類已經演變成生活在鋼筋混凝土森林的動物,工作和生活在室內的時間要遠遠超過室外,而且室內同樣有定位和導航的需求。目前市內定位技術主要分為RSSI感知定位、RTLS實時坐標級定位、以及慣導定位三種方式。
RSSI感知定位技術
基于RSSI定位技術的主要有:有源RFID,ZigBee,WiFi、藍牙iBeacon等,他們共同特點都是2.4GHz頻段的基于場強信號強弱檢測以及指紋采集(采集多個位置信號強度參考值)的感知判斷,獲得相對位置,但沒有定位坐標。
值得一提的是目前比較火熱的是iBeacon陣營,采用BLE技術,定期發送的通告幀,支持BLE的設備就可以接收到,通過模塊與接收器之間相距1m時的參考接收信號強,接收器根據該參考RSSI與接收信號的強度來推算發送模塊與接收器的距離。基于RSSI定位技術的產品他的應用市場主要針對普通人員定位、商業消費定位,比如家校通學生管理、醫院的老人管理、商場里面的消費群體定位等。
無線電實時定位技術(RTLS)
上面的RSSI的感知定位技術沒有定位坐標,無法滿足高精度坐標級定位的需求,RTLS(實時定位系統)技術隨之而生,主要無線電進行測距計算、時間差計算、角度計算等實現定位。主要的定位算法有:TDOA(到達時間差定位)、AOA(到達角度定位)、TOA(到達時間)、TW-TOF(雙向飛行時間)、NFER(近場電磁測距)等。其中UWB頻段(超寬帶無線電頻段,6-8GHz)因其為脈沖波、帶寬高等特性,被發現非常適合用來做定位,定位精度高且不易受干擾,特別是Ubisense公司開創性地推出了全球第一套UWB定位系統,UWB定位系統這才被全世界各行業所應用。
國內也在積極地研發定位系統,2013年底愛爾蘭一家名叫Decawave的公司正式推出DW1000 UWB射頻芯片,提供了UWB定位核心的基礎部分,此后國內的唐恩科技、南京沃旭、清研訊科、無錫真源、深圳暚光等公司推出了低成本的UWB定位系統,但目前DW1000芯片良品率不到60%,時間計算不穩定,配套能力不夠等問題導致國內的衍生產品都很不穩定,大部分產品還都無法在項目中實際使用。
慣導定位技術
慣性導航系統通過陀螺儀、加速度計以及其他運動傳感器的結合實現單終端無基站定位。通過給慣性導航系統提供初始位置及速度,對運動傳感器的信息進行整合計算,不斷更新當前位置及速度。 通過檢測系統的加速度和角速度,慣性導航系統可以檢測位置變化(如向東或向西的運動),速度變化(速度大小或方向)和姿態變化(繞各個軸的旋轉),它不需要外部參考點的特點使它自然地不受外界的干擾或欺騙。
陀螺儀在慣性參照系中用于測量系統的角速率,通過以慣性參照系中系統初始方位作為初始條件,對角速率進行積分,就可以時刻得到系統的當前方向。這可以想象成被蒙上眼睛的乘客坐在汽車中,感覺汽車左轉、右轉、上坡、下坡,僅根據這些信息他知道了汽車朝哪里開,但不知道汽車是快,是慢或是否汽車滑向路邊。
加速度計在慣性參照系中用于測量系統的線加速度,但只能測量相對于系統運動方向的加速度(由于加速度計與系統固定并隨系統轉動,不知道自身的方向)。這可以想象成一個被蒙上眼睛的乘客在汽車加速時向后擠壓座位,汽車剎車時身體前傾,汽車加速上坡時下壓座位,汽車越過山頂下坡時從座位上彈起,僅根據這些信息,乘客知道汽車相對自身怎樣加速,即向前、向后、向上、向下、向左 或向右,但不知道相對地面的方向。
通過跟蹤系統當前角速率及相對于運動系統測量到的當前線加速度,就可以確定參照系中系統當前線加速度。以起始速度作為初始條件,應用正確的運動學方程,對慣性加速度進行積分就可得到系統慣性速率,然后以起始位置座作初始條件再次積分就可得到慣性位置。慣性導航系統傳感器的小誤差會隨時間累積成大誤差,其誤差大體上與時間成正比,因此需要不斷進行修正。現代慣性導航系統使用各種信號(例如全球定位系統及磁羅盤等)對其進行修正,采取控制論原理對不同信號進行權級過濾,保證慣性導航系統的精度及可靠性。
對各個定位技術的優劣做個統計表:
2024-08-29 14:47
2024-02-05 22:01
2024-01-17 07:00
2023-12-25 05:49
2023-12-25 05:12
2023-12-21 09:21
2023-09-10 07:56
2023-08-21 09:49
2021-12-31 16:10
2021-02-08 08:26