目前室内定位常用的定位方法原则上主要分为七种:接近检测法、质心定位法、多边定位法、三角测量法、极点法、指纹定位法和航位推算算法。
不同的室内定位方法选择不同的观测值,通过不同的观测值提取算法所需的信息。下表简要介绍了主要观察结果。
根据上面介绍的定位原理和观测,已经衍生出了多种室内定位技术,下面将简要介绍主流的室内定位技术。
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1.WiFi定位技术
目前WiFi是一项相对成熟且应用广泛的技术,近年来也有很多公司在这一领域进行投资。WiFi室内定位技术主要有两种。
WiFi定位一般用“最近邻法”来判断,即哪个热点或基站距离最近,也就是考虑的位置。如果附近有多个源,可以通过交叉定位提高定位精度。
由于WiFi已经普及,定位不需要铺设专用设备。使用智能手机时打开了Wi-Fi和移动蜂窝网络的用户可能会成为数据来源。该技术具有易扩展、数据自动更新、成本低的优点,因此率先实现规模化。
但WiFi热点受周围环境影响较大,准确性较低。为了更准确,有的公司做WiFi指纹采集,提前记录下数量庞大的已确定位置点的信号强度,将新增设备的信号强度与数据庞大的数据库进行比对确定位置。
由于采集工作需要大量人员进行,并且需要定期维护,技术很难扩展,所以国内这么多商场很少有公司能够定期更新指纹数据。
WiFi定位可以实现复杂大范围的定位,但精度只能达到2米左右,无法实现精确定位。因此适用于人或车的定位导航,可用于医疗机构、主题公园、工厂、商场等需要定位导航的场所。
2.FRID定位
射频识别定位的基本原理是通过一组固定的阅读器读取目标射频识别标签的特征信息,标签的位置也可以通过最近邻法、多边定位法和接收信号强度等方法来确定。
这项技术工作距离短,通常最长几十米。但它可以在几毫秒内获得厘米级的定位精度信息,传输范围大,成本低。同时,由于其非接触、非视距的优势,有望成为首选的室内定位技术。
目前,射频识别研究的热点和难点在于理论传播模型的建立、用户的安全和隐私以及国际标准化。优点是logo尺寸相对较小,成本相对较低,但距离较短,没有通信能力,也不方便集成到其他系统中,无法实现精准定位。有大量工程经验的读卡器和天线很难布局。
3.红外技术
红外线是波长介于无线电波和可见光波之间的电磁波。实现红外定位的具体方法有两种。一种是在定位物体上贴上可以发射红外线的电子标签,通过放置在室内的多个红外传感器测量信号源的距离或角度,从而计算出物体的位置。
该方法在空开间容易实现高精度,可以实现红外辐射源的被动定位。但红外易被障碍物遮挡,传输距离不长,需要密集部署大量传感器,导致硬件和建设成本较高。此外,红外易受热源、光线等干扰,导致定位精度和准确度下降。
目前该技术主要用于军事中飞机、坦克、导弹等红外辐射源的被动定位,也用于室内自行机器人的位置定位。
红外定位的另一种方法是红外组网,即多对发射器和接收器编织的红外组网覆盖被测空间空,直接定位运动目标。
这种方法的优点是不需要定位物体携带任何终端或标签,因此隐蔽性强,常用于安防领域。缺点是需要部署大量的红外收发机来实现高精度定位,成本非常高,所以只有高级别的安防才会采用这种技术。
4.超声波技术
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