定位技術(shù)在當(dāng)今飛速發(fā)展,但是大多的定位技術(shù)都為室外的。譬如車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng),是對(duì)外部環(huán)境的一種定位和導(dǎo)航,而進(jìn)到室內(nèi)它并不能呈現(xiàn)出室內(nèi)的環(huán)境。
室內(nèi)定位技術(shù)由于受定位時(shí)間、定位精度以及復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境等條件的限制,比較完善的定位技術(shù)目前還無(wú)法很好地利用。因此,專家學(xué)者提出了許多室內(nèi)定位技術(shù)解決方案,如A-GPS定位技術(shù)、超聲波定位技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、紅外線技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、超寬帶技術(shù)、無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)、光跟蹤定位技術(shù),以及圖像分析、信標(biāo)定位、計(jì)算機(jī)視覺(jué)定位技術(shù)等等。這些室內(nèi)定位技術(shù)從總體上可歸納為幾類(lèi),即GNSS技術(shù)(如偽衛(wèi)星等),無(wú)線定位技術(shù)(無(wú)線通信信號(hào)、射頻無(wú)線標(biāo)簽、超聲波、光跟蹤、無(wú)線傳感器定位技術(shù)等),其它定位技術(shù)(計(jì)算機(jī)視覺(jué)、航位推算等),以及GNSS和無(wú)線定位組合的定位技術(shù)(A-GPS或A-GNSS)。
室內(nèi)GPS定位技術(shù)
GPS是目前應(yīng)用最為廣泛的定位技術(shù)。當(dāng)GPS接收機(jī)在室內(nèi)工作時(shí),由于信號(hào)受建筑物的影響而大大衰減,定位精度也很低,要想達(dá)到室外一樣直接從衛(wèi)星廣播中提取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和時(shí)間信息是不可能的。為了得到較高的信號(hào)靈敏度,就需要延長(zhǎng)在每個(gè)碼延遲上的停留時(shí)間,A-GPS技術(shù)為這個(gè)問(wèn)題的解決提供了可能性。室內(nèi)GPS技術(shù)采用大量的相關(guān)器并行地搜索可能的延遲碼,同時(shí)也有助于實(shí)現(xiàn)快速定位。
利用GPS進(jìn)行定位的優(yōu)勢(shì)是衛(wèi)星有效覆蓋范圍大,且定位導(dǎo)航信號(hào)免費(fèi)。缺點(diǎn)是定位信號(hào)到達(dá)地面時(shí)較弱,不能穿透建筑物,而且定位器終端的成本較高。
室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)
隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展,新興的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),例如WiFi、ZigBee、藍(lán)牙和超寬帶等,在辦公室、家庭、工廠等得到了廣泛應(yīng)用。
1.紅外線室內(nèi)定位技術(shù)
紅外線室內(nèi)定位技術(shù)定位的原理是,紅外線IR標(biāo)識(shí)發(fā)射調(diào)制的紅外射線,通過(guò)安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器接收進(jìn)行定位。雖然紅外線具有相對(duì)較高的室內(nèi)定位精度,但是由于光線不能穿過(guò)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大主要缺點(diǎn)使其室內(nèi)定位的效果很差。當(dāng)標(biāo)識(shí)放在口袋里或者有墻壁及其他遮擋時(shí)就不能正常工作,需要在每個(gè)房間、走廊安裝接收天線,造價(jià)較高。因此,紅外線只適合短距離傳播,而且容易被熒光燈或者房間內(nèi)的燈光干擾,在精確定位上有局限性。
2.超聲波定位技術(shù)
超聲波測(cè)距主要采用反射式測(cè)距法,通過(guò)三角定位等算法確定物體的位置,即發(fā)射超聲波并接收由被測(cè)物產(chǎn)生的回波,根據(jù)回波與發(fā)射波的時(shí)間差計(jì)算出待測(cè)距離,有的則采用單向測(cè)距法。超聲波定位系統(tǒng)可由若干個(gè)應(yīng)答器和一個(gè)主測(cè)距器組成,主測(cè)距器放置在被測(cè)物體上,在微機(jī)指令信號(hào)的作用下向位置固定的應(yīng)答器發(fā)射同頻率的無(wú)線電信號(hào),應(yīng)答器在收到無(wú)線電信號(hào)后同時(shí)向主測(cè)距器發(fā)射超聲波信號(hào),得到主測(cè)距器與各個(gè)應(yīng)答器之間的距離。當(dāng)同時(shí)有3個(gè)或3個(gè)以上不在同一直線上的應(yīng)答器做出回應(yīng)時(shí),可以根據(jù)相關(guān)計(jì)算確定出被測(cè)物體所在的二維坐標(biāo)系下的位置。
超聲波定位整體定位精度較高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但超聲波受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大,同時(shí)需要大量的底層硬件設(shè)施投資,成本太高。
3.藍(lán)牙技術(shù)
藍(lán)牙技術(shù)通過(guò)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行定位。這是一種短距離低功耗的無(wú)線傳輸技術(shù),在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn),把網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式,并保證藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微微網(wǎng)(piconet)的主設(shè)備,就可以獲得用戶的位置信息。藍(lán)牙技術(shù)主要應(yīng)用于小范圍定位,例如單層大廳或倉(cāng)庫(kù)。
藍(lán)牙室內(nèi)定位技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備體積小、易于集成在 PDA、PC以及手機(jī)中,因此很容易推廣普及。理論上,對(duì)于持有集成了藍(lán)牙功能移動(dòng)終端設(shè)備的用戶,只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開(kāi)啟,藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行位置判斷。采用
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