室內(nèi)定位技術(shù)應(yīng)用與功能盤點
人類對“定位”的追求從古至今就沒有停止過。在古代,人類希望在迷失的時候知道自己在哪,成為那個時代的社會性問題。于是人們學(xué)會依靠日、月、星、植物、動物、河流之類的自然界的物體,來估算自己大致位置形成一套經(jīng)驗化的方法,指南車、司南、羅盤,發(fā)展到后來的指南針。這些科技上的進步,為人類探索未知世界起到了巨大的作用。
隨著時間的推移,這種過于粗略的定位(定向)技術(shù)越來越不能滿足人類探索世界的精細化需求,催生出GPS這種定位系統(tǒng)。而隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和室內(nèi)位置技術(shù)的創(chuàng)新,室內(nèi)定位技術(shù)在今天市場需求下應(yīng)運而生。除了滿足基本的室內(nèi)定位需求外,基于室內(nèi)定位的技術(shù)進步,為給其他行業(yè)發(fā)展帶來突破性的改變。
室內(nèi)定位技術(shù)不同場景技術(shù)不同
目前有幾種主要的室內(nèi)定位技術(shù),各種技術(shù)都有不少的研究成果,也都有相應(yīng)的代表性產(chǎn)品,而對于不同的場景的定位需求,用到的定位技術(shù)也不一樣。
藍牙定位
這個就是目前比較火的iBeacon在iBeacon定位設(shè)備的幫助下,智能手機的軟件能夠?qū)崿F(xiàn)定位、導(dǎo)航。iBeacon技術(shù)采用了低功耗藍牙可以實現(xiàn)iBeacon設(shè)備僅靠紐扣電池運行很長時間。現(xiàn)在的iBeacon應(yīng)用主要包括兩種,一種是進入iBeacon區(qū)域后,進行消息推送;另一種是部署好基站,利用信號強度進行定位。這兩種都與位置感知有關(guān)。
iBeacon進行位置感知的依據(jù)是其信號強度RSSI,通過RSSI值的變化來判斷用戶距離iBeacon設(shè)備的遠近。如已知某距離(1米)的RSSI,那么大于該值則距離小于1米,小于該值則距離大于1米。通過部署多個基站,則可以通過與兩個或多個基站的相對距離來找到用戶的位置大致區(qū)域?;谒{牙的室內(nèi)定位優(yōu)點在于設(shè)備體積一般比較小,功耗低,建立連接時間短,主要可以應(yīng)用于小范圍的定位。缺點是需要引導(dǎo)用戶打開藍牙,目前這些問題在一些場景已經(jīng)不算太大問題。
慣性傳感器定位
慣性傳感器包括加速度計和陀螺儀等,可測量加速度和角速度。通過對運動傳感器的信息進行整合計算,不斷更新待移動點的位置和速度。通過對加速度進行積分,可以知道待移動點的位置變化、速度變化,通過對角速度進行積分,可以得到移動點的方向變化。
慣性傳感器定位于其他方法的不同之處在于,不需要事先布置基站或?qū)κ覂?nèi)情況有預(yù)先了解,所以在救援人員追蹤方面有重要應(yīng)用,因為在這種情況下,室內(nèi)的無線信號可能受到強烈干擾、基站可能無法正產(chǎn)工作、或救援環(huán)境未知。在無線信號難以正常運行時,慣性傳感器定位則成為最優(yōu)選擇。另外,由于現(xiàn)在手機中多帶有慣性傳感器,所以慣性傳感器定位也有易于普及的硬件條件。
Wi-Fi定位
基于Wi-Fi技術(shù)的室內(nèi)定位主要也依據(jù)RSSI強度信息來判斷用戶位置。一類方法與上述方法相同,在已知各個AP位置的前提下,用信號衰減模型計算移動設(shè)備與各個AP的距離,用三角定位法確定移動設(shè)備的大致位置。另一類方法則類似于機器學(xué)習(xí)算法,首先將待檢測的室內(nèi)區(qū)域按特定面積進行網(wǎng)格劃分,然后獲取每個網(wǎng)格內(nèi)的Wi-Fi信號強度信息,這實際上是一個訓(xùn)練的過程。在訓(xùn)練階段得到每個網(wǎng)格的信號強度信息,在定位時,通過實時檢測信號強度,將與當(dāng)前信號強度匹配度最高的網(wǎng)格作為移動設(shè)備當(dāng)前的位置。
Wi-Fi方法的優(yōu)勢在于無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍大,易于安裝,成本低,但其也僅能用于事先了解Wi-Fi環(huán)境的建筑或場地內(nèi)。
UWB
UWB是超寬帶的縮寫,最初用于軍事用途,2002年才發(fā)布商用化規(guī)范。UWB主要采用極短脈沖信號傳送數(shù)據(jù),能保證高速通信的同時,發(fā)射功率卻非常之小。
超寬帶技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)有極大差異的通信新技術(shù)。它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波,而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù),從而具有GHz量級的帶寬。超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比,具有穿透力強、功耗低抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點。因此,超寬帶技術(shù)可以應(yīng)用于室內(nèi)靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤與導(dǎo)航,且能提供十分精確的定位精度。
除了上述這些定位技術(shù),還有其他基于光跟蹤定位、磁場、紅外線、超聲波等室內(nèi)定位技術(shù),但是如何將其應(yīng)用到實際場景中才是人們對其研究開發(fā)的價值所在,將其大規(guī)模應(yīng)用到實際生活中是許多行業(yè)的需求所在,幫助解決行業(yè)的痛點。
室內(nèi)定位功能顯著
在智慧工廠中,室內(nèi)定位為工廠工業(yè)提供自己的解決方案,助力工廠實現(xiàn)智能化、物聯(lián)化。傳統(tǒng)工廠面對的問題,可以概括性理解為:對人定位,實時掌握動態(tài);對物定位監(jiān)管以及如何實現(xiàn)安全預(yù)警管理,目前,這些都是室內(nèi)定位可以解決的,室內(nèi)定位能夠把行業(yè)領(lǐng)域的室內(nèi)位置、用戶和服務(wù)相結(jié)合,實現(xiàn)其用武之地。完善的室內(nèi)定位系統(tǒng)可以實現(xiàn)工廠環(huán)境中高精確定位人員、設(shè)備、資產(chǎn),并在定位基礎(chǔ)上實現(xiàn)軌跡追蹤、區(qū)域報警等。
四大功能
貨物監(jiān)控:可對全廠范圍內(nèi)的倉庫、貨物進行定位監(jiān)控,貨物總數(shù)、消耗的數(shù)量、剩余的數(shù)量,具體對應(yīng)的是哪個倉庫,在后臺皆可一目了然,其中還可查看貨物進出的詳細數(shù)據(jù)列表,包括種類、所屬倉庫、時間等,提高貨物的調(diào)度使用。
員工監(jiān)管:可對全廠范圍內(nèi)所有工作人員進行定位監(jiān)管,在后臺實時查看其位置,是否在崗,工作時間,追蹤其活動軌跡,有助于優(yōu)化其作業(yè)流程,提高工作管理效率。
智能巡檢:管理人員可通過PC后臺直接下發(fā)巡檢任務(wù)給相關(guān)人員;相關(guān)人員通過手機APP接收后,可查看需要巡檢的物品位置、完成程度、是否漏檢等狀態(tài),實現(xiàn)高效、快速、智能化巡檢。
安全預(yù)警:對于特殊行業(yè)、特殊廠房,加強安全與生產(chǎn)、安全與效益的保障勢在必行。通過對特殊物品的定位監(jiān)控,可在后臺實時查看其狀態(tài)和軌跡,通過電子圍欄的設(shè)置,其一旦出了設(shè)定的范圍,第一時間進行警報,確保安全,杜絕隱患。
其實,不僅僅是在智慧工廠中,在高度城市化發(fā)展過程中。室內(nèi)空間越來越龐大復(fù)雜,停車場反向?qū)ぼ?、?dǎo)購導(dǎo)覽、資產(chǎn)管理、等變得越來越困難,室內(nèi)定位的需求前所未有高漲。加上傳統(tǒng)線下商業(yè)形態(tài)近兩年在電子商務(wù)的沖擊下,逐漸認(rèn)識到線下與線上結(jié)合的重要性,開始重視室內(nèi)位置服務(wù)價值,主動尋求新的線上線下流量入口整合轉(zhuǎn)型方式;在智慧城市建設(shè)中的智慧醫(yī)療,智慧場館,智慧安防等,其位置服務(wù)成為其室內(nèi)數(shù)字化運營的必經(jīng)之路。根據(jù)諾基亞提供的數(shù)據(jù),人們87%-90%的時間在室內(nèi)度過。數(shù)字消費和智慧體驗時代,室內(nèi)定位成為剛需。
結(jié)語:隨著出行導(dǎo)航、智能制造、機器人、智能服務(wù)等行業(yè)的發(fā)展,人們開始重新審視室內(nèi)位置服務(wù)的價值。室內(nèi)位置服務(wù)是真正實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)。據(jù)國際權(quán)威機構(gòu)預(yù)測,室內(nèi)位置服務(wù)將成為下一個千億美元級藍海市場,涉及的技術(shù)層面的變革也將助推政府產(chǎn)業(yè)升級。室內(nèi)位置服務(wù)行業(yè)技術(shù)、市場的和政策日益成熟的趨勢下,將促使一個全新的產(chǎn)業(yè)爆發(fā)。
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( 發(fā)表人:方泓翔 )