超寬帶技術

?種物聯?場景中常見的定位技術，你知道?種？

萬物互聯的時代也是數據為王的時代，然?在很多時候，沒有對應的位置信息就意味著數據是“雜亂?章”的，可利?的

價值就會??降低。隨著物聯??業這兩年的蓬勃發展，定位技術在各種物聯?應?場景的需求也??提升，以下就為

?家介紹?種室內外的定位技術。

1、射頻識別室內定位技術

射頻識別室內定位技術利?射頻?式，固定天線把?線電信號調成電磁場，附著于物品的標簽經過磁場后?成感應電流

把數據傳送出去，以多對雙向通信交換數據以達到識別和三?定位的?的。

射頻識別室內定位技術作?距離很近，但它可以在?毫秒內得到厘?級定位精度的信息，且由于電磁場?視距等優點，

傳輸范圍很?，?且標識的體積?較?，造價?較低。但其不具有通信能?，抗?擾能?較差，不便于整合到其他系統

之中，且?戶的安全隱私保障和國際標準化都不夠完善。

射頻識別室內定位已經被倉庫、??、商場?泛使?在貨物、商品流轉定位上。

2、Wi-Fi室內定位技術

Wi-Fi定位技術有兩種，?種是通過移動設備和三個?線?絡接?點的?線信號強度，通過差分算法，來?較精準地對

?和車輛的進?三?定位。另?種是事先記錄巨量的確定位置點的信號強度，通過?新加?的設備的信號強度對?擁有

巨量數據的數據庫，來確定位置。

Wi-Fi定位可以在?泛的應?領域內實現復雜的?范圍定位、監測和追蹤任務，總精度?較?，但是?于室內定位的精

度只能達到2?左右，?法做到精準定位。由于Wi-Fi路由器和移動終端的普及，使得定位系統可以與其他客戶共享?

絡，硬件成本很低，?且Wi-Fi的定位系統可以降低了射頻(RF)?擾可能性。

Wi-Fi定位適?于對?或者車的定位導航，可以于醫療機構、主題公園、??、商場等各種需要定位導航的場合。

3、超寬帶(UWB)定位技術

超寬帶技術是近年來新興?項全新的、與傳統通信技術有極?差異的通信?線新技術。它不需要使?傳統通信體制中的

載波，?是通過發送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄脈沖來傳輸數據，從?具有3.1~10.6GHz量級的帶寬。?前，

包括美國，?本，加拿?等在內的國家都在研究這項技術，在?線室內定位領域具有良好的前景。

UWB技術是?種傳輸速率?，發射功率較低，穿透能?較強并且是基于極窄脈沖的?線技術，?載波。正是這些優

點，使它在室內定位領域得到了較為精確的結果。超寬帶室內定位技術常采?TDOA演?測距定位算法，就是通過信號

到達的時間差，通過雙曲線交叉來定位的超寬帶系統包括產?、發射、接收、處理極窄脈沖信號的?線電系統。?超寬

帶室內定位系統則包括UWB接收器、UWB參考標簽和主動UWB標簽。定位過程中由UWB接收器接收標簽發射的UWB

信號，通過過濾電磁波傳輸過程中夾雜的各種噪聲?擾，得到含有效信息的信號，再通過中央處理單元進?測距定位計

算分析。

超寬帶可?于室內精確定位，例如戰場?兵的位置發現、機器?運動跟蹤等。超寬帶系統與傳統的窄帶系統相?，具有

穿透?強、功耗低、抗?擾效果好、安全性?、系統復雜度低、能提供精確定位精度等優點。因此，超寬帶技術可以應

?于室內靜?或者移動物體以及?的定位跟蹤與導航，且能提供?分精確的定位精度。根據不同公司使?的技術?段或

算法不同，精度可保持在0.1m~0.5m。

4、地磁定位技術

地球可視為?個磁偶極，其中?極位在地理北極附近，另?極位在地理南極附近。地磁場包括基本磁場和變化磁場兩個

部分。基本磁場是地磁場的主要部分，起源于地球內部，?較穩定，屬于靜磁場部分。變化磁場包括地磁場的各種短期

變化，主要起源于地球內部，相對?較微弱。

現代建筑的鋼筋混凝?結構會在局部范圍內對地磁產?擾亂，指南針可能也會因此受到影響。原則上來說，?均勻的磁

場環境會因其路徑不同產?不同的磁場觀測結果。?這種被稱為IndoorAtlas的定位技術，正是利?地磁在室內的這種

變化進?室內導航，并且導航精度已經可以達到0.1?到2?。

變化進?室內導航，并且導航精度已經可以達到0.1?到2?。

不過使?這種技術進?導航的過程還是稍顯?煩。你需要先將室內樓層平?圖上傳到IndoorAtlas提供的地圖云中，然

后你需要使?其移動客戶端實地記錄?標地點不同?位的地磁場。記錄的地磁數據都會被客戶端上傳?云端，這樣其它

?才能利?已記錄過的地磁進?精確室內導航。

百度于2014年戰略投資了地磁定位技術開發商IndoorAtlas，并于2015年6?宣布在??的地圖應?中使?其地磁定位技

術，將該技術與Wi-Fi熱點地圖、慣性導航技術聯合使?。精度?,宣傳商業應?中，可以達到?級定位標準，但磁信號

容易受到環境中不斷變化的電、磁信號源?擾，定位結果不穩定，精度會受影響。

5、超聲波定位技術

超聲波定位技術通過在室內安裝多個超聲波揚聲器，發出能被終端麥克風檢測到的超聲信號。通過不同聲波的到達時間

差，推測出終端的位臵。

由于聲波的傳送速度遠低于電磁波，其系統實現難度?常低，可以?常簡單地實現系統的?線同步，然后?超聲波發送

器發送，接收端采?麥克風接收，??運算位置即可。

由于聲波的速率?較低，傳送相同的內容需要的時間?較長，只有通過類似TDoA的?式才能獲得較?的系統容量。

6、ZigBee室內定位技術

該項技術是通過若?個待定位的盲節點和?個已知位置的參考節點與?關之間形成組?，每個微?的盲節點之間相互協

調通信以實現全部定位。

ZigBee是?種新興的短距離、低速率?線?絡技術，這些傳感器只需要很少的能量，以接?的?式通過?線電波將數據

從?個節點傳到另?個節點，作為?個低功耗和低成本的通信系統，ZigBee的?作效率?常?。但ZigBee的信號傳輸

受多徑效應和移動的影響都很?，?且定位精度取決于信道物理品質、信號源密度、環境和算法的準確性，造成定位軟

件的成本較?，提?空間還很?。

ZigBee室內定位已經被很多?型的??和車間作為?員在崗管理系統所采?。

7、紅外線定位技術

紅外線是?種波長間于?線電波和可見光波之間的電磁波。紅外線室內定位技術定位的原理是，紅外線標識發射調制的

紅外射線，通過安裝在室內的光學傳感器接收進?定位。雖然紅外線具有相對較?的室內定位精度，但是由于光線不能

穿過障礙物，使得紅外射線僅能視距傳播。直線視距和傳輸距離較短這兩?主要缺點使其室內定位的效果很差。當標識

放在?袋?或者有墻壁及其他遮擋時就不能正常?作，需要在每個房間、?廊安裝接收天線，造價較?。因此，紅外線

只適合短距離傳播，?且容易被熒光燈或者房間內的燈光?擾，在精確定位上有局限性。

典型的紅外線室內定位系統Activebadges使待測物體附上?個電?標，該標識通過紅外發射機向室內固定放置的紅外接

收機周期發送該待測物唯?ID，接收機再通過有線?絡將數據傳輸給數據庫。這個定位技術功耗較?且常常會受到室內

墻體或物體的阻隔，實?性較低。如果將紅外線與超聲波技術相結合也可?便地實現定位功能。?紅外線觸發定位信號

使參考點的超聲波發射器向待測點發射超聲波，應?TOA基本算法，通過計時器測距定位。???降低了功耗，另??

?避免了超聲波反射式定位技術傳輸距離短的缺陷。使得紅外技術與超聲波技術優勢互補。

8、藍?定位技術

藍?技術通過測量信號強度進?定位。這是?種短距離低功耗的?線傳輸技術，在室內安裝適當的藍?局域?接?點，

把?絡配置成基于多?戶的基礎?絡連接模式，并保證藍?局域?接?點始終是這個微微?(piconet)的主設備，就可以

獲得?戶的位置信息。藍?技術主要應?于?范圍定位，例如單層?廳或倉庫。藍?室內定位技術最?的優點是設備體

積?、易于集成在PDA、PC以及?機中，因此很容易推?普及。理論上，對于持有集成了藍?功能移動終端設備的?

戶，只要設備的藍?功能開啟，藍?室內定位系統就能夠對其進?位置判斷。采?該技術作室內短距離定位時容易發現

設備且信號傳輸不受視距的影響。根據不同公司使?的技術?段或算法不同，精度可保持在3m~15m。

9、北?衛星定位技術

北?衛星定位是中國?主研發的，利?地球同步衛星為?戶提供全天候、區域性的衛星定位系統。它能快速確定?標或

北?衛星定位是中國?主研發的，利?地球同步衛星為?戶提供全天候、區域性的衛星定位系統。它能快速確定?標或

者?戶所處地理位置，向?戶及主管部門提供導航信息。

北?衛星導航系統在2008年的汶川地震抗震救災中發揮了重要作?。在當地通信設施嚴重受損的情況下，通過北?衛星

系統實現各點位各部門之間的聯絡，精確判定各路救災部隊的位置，以便根據災情及時下達新的救援任務。

現階段北?衛星應?于民事的?較少，?市?上也可以看到有北??機和北?汽車導航。

10、基站定位技術

基站定位?般應?于?機?戶，?機基站定位服務?叫做移動位置服務(LBS——LocationBadService)，它是通過電

信移動運營商的?絡(如GSM?)獲取移動終端?戶的位置信息(經緯度坐標)，在電?地圖平臺的?持下，為?戶提供相

應服務的?種增值業務，例如?前中國移動動感地帶提供的動感位置查詢服務等。

由于GPS定位?較費電，所以基站定位是GPS設備常見功能。但是基站定位精度較低，?般在500?到2000?的誤差。

除了以上提及的，?前來看定位技術的種類有??甚?上百種，?每種定位技術都有??的優缺點和適合的應?場景。

到底哪種技術會最終勝出，現在還不得?知，有待產業鏈同仁的努?和時間的檢驗。