6种室内定位技术对比

RTLS 是实时定位系统的缩写.

RTLS 是一种基于信号的无线电定位方法，可以是主动的或被动的.其中，主动分为AOA（到达角定位）和TDOA（到达时间差定位），TOA（到达时间），TW-TOF（双向飞行时间），NFER（近场电磁测距）等。

说起定位，大家首先会想到GPS，基于 GNSS（Global导航卫星系统）的卫星定位已经无处不在，但是卫星定位有其局限性：信号 无法 穿透建筑物实现室内定位。

那么，如何解决室内定位问题呢？

随着室内定位市场需求驱动和无线通信技术、传感器识别技术和大数据互联技术、物联网等技术的不断发展，这一问题逐渐被人们所困扰，产业链不断丰富和成熟。

1.蓝牙室内定位技术

蓝牙室内技术是使用安装在房间内的多个蓝牙LAN接入点，将网络保持为基于多用户的基本 网络连接模式，并确保蓝牙LAN接入点始终是微网的主设备，然后通过测量信号强度对新增加的盲节点进行三角测量。

目前， 有两种主要方法可以定位 Bluetooth iBeacon：  基于 RSSI（接收信号强度指示）和基于定位指纹， 或两者的组合.

基于距离的最大问题是室内环境复杂，蓝牙作为2.4GHZ高频信号，会受到很大的干扰。除了各种室内反射和折射外，手机获得的RSSI值参考值并不多;同时，为了提高定位精度，必须多次获得RSSI值才能平滑结果，这意味着延迟增加。基于定位指纹的最大问题是前期获取指纹数据的人工成本和时间成本非常高，数据库维护难度大。如果商店添加新的基站或进行其他修改，原始指纹数据可能不再适用。因此，如何在定位精度、延迟和成本之间权衡和选择成为蓝牙定位的主要问题。

缺点：蓝牙传输不受视线影响，但对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受到噪声信号的干扰，蓝牙设备和设备的价格相对昂贵;

应用： 蓝牙室内定位主要用于将人员定位在小区域内， 例如单层 大厅或商店.

 

2.无线定位技术

WiFi定位技术有两种，一种是通过移动设备的无线信号强度和三个无线网络接入点，通过差分算法，更准确地对人和车辆的位置进行三角测量。另一种是预先记录大量位置确定点的信号信号，通过将新增加的设备信号强度与大型数据数据库进行比较来确定位置。

优点：精度高，硬件成本低，传输速率高; 它可用于实现复杂的大规模定位、监控和跟踪任务。

缺点：传输距离短，功耗高，一般为星形拓扑结构。

应用：WiFi定位适用于人或汽车的定位和导航，可用于医疗机构、主题公园、工厂、商场等需要定位和导航的场合。 

 

3.无线射频识别室内定位技术

射频识别（RFID）室内定位采用射频方式，固定天线将无线电信号调节成电磁场，将贴在物品上的标签放入磁场后产生的感应电流将数据传输出去，以便在多个双向通信中交换数据，达到 识别和三角测量的目的。

射频识别（RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

无线电信号通过调谐到射频的电磁场从附着在物品上的标签传输数据，以自动识别和跟踪物品。当识别出一些标签时，可以从标识符发出的电磁场中获得能量，不需要电池;还有一些标签有自己的电源，可以主动发射无线电波（调谐到无线电频率的电磁场）。标签包含电子存储的信息，可以在几米内识别。与条形码不同，射频标签不需要在标识符的视线范围内，也可以嵌入到被跟踪的对象中。

优点：RFID室内定位技术非常接近，但它可以在几毫秒内获得厘米级的定位精度信息;标签的尺寸相对较小，成本较低。

缺点：没有通信能力，抗干扰能力差，不易集成到其他系统中，用户的安全和隐私保护与国际标准化不完善。

应用：RFID室内定位已广泛应用于仓库、工厂、商场中的货物流动、商品定位。
 

4.Zigbee室内定位技术

ZigBee（基于IEEE802.15.4标准的低功耗LAN协议）室内定位技术在待测节点和参考节点与网关之间形成网络。网络中待测节点发出广播信息，从每个相邻参考节点收集数据，选择信号最强的参考节点的X和Y坐标。然后，计算与参考节点关联的其他节点的坐标。最后，对定位引擎中的数据进行处理，并考虑最近参考节点的偏移值，得到被测节点在大网络中的实际位置。

ZigBee协议层从下到上依次为物理层（PHY）、媒体访问层（MAC）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。网络设备有三个角色：ZigBee 协调员、ZigBee 路由器 和 ZigBee 终端设备。网络拓扑可以是星形、树形和网络。

优点：低功耗、低成本、短时延、高容量、高安全性、传输距离远;可支持网络拓扑、树形拓扑和星形拓扑结构，网络灵活，可实现多跳传输。

缺点：传输速率低，定位精度要求更高的算法。

应用：zigbee系统定位已广泛应用于室内定位、工业控制、环境监测、智能家居控制等领域。

 

5.超宽带定位技术

超宽带 （UWB）定位技术是一项新技术，与传统的通信定位技术有很大不同 。它使用预先排列的锚节点和具有已知位置的桥接节点与新添加的盲节点进行通信，并使用三角测量或“指纹”定位来确定位置。

超宽带线（UWB）技术是近年来提出的一种高精度室内无线定位技术，具有高达诺秒级的时间分辨率，结合基于到达时间的测距算法，理论上可以达到厘米级的正向精度，可以满足工业应用的定位需求。

整个系统分为三层：管理层、服务层和现场层。系统层次结构划分明确，结构清晰。

字段 layer 由定位锚点和定位标签组成：

·定位锚点

位置锚点计算标记与其自身的距离，并以有线或 WLAN 模式将数据包发送回位置计算引擎。

·位置标签

tag 与要定位的人和物体相关联，与 Anchor 通信并广播自己的位置。

优点：GHz带宽大，定位精度高;穿透力强，抗多径效果好，安全性高。

缺点：由于新增加的盲节点也需要主动通信，功耗高，系统成本高。

应用：超宽带技术可用于雷达探测，以及各种室内的精确定位和导航。

6.超声波定位系统

超声波定位技术是在超声波测距系统的基础上，由多个应答器和主测距仪发展起来的：主测距仪放置在被测物体上，应答器r将相同的无线电信号发送到应答器的固定位置，应答器在接收到信号后将超声波信号传输到主测距仪， 并使用反射测距法和三角测量算法来确定 物体的位置。

优点：整体定位精度非常高，达到厘米级;结构比较简单，具有一定的穿透力，超声波 本身具有很强的抗干扰能力。

不可调：在空气中衰减大，不适合大场合;反射测距受多径效应和非视距传播的影响较大，导致底层硬件设施的投资需要准确的分析和 计算，成本过高。

应用：超声波定位技术已广泛应用于数字笔，此类技术也用于海上勘探，室内定位技术主要用于无人车间的物体定位。