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WiFi、蓝牙、RFID、红外、ZigBee、UWB哪种室内定位技术更好?

我们常用的定位技术当属GPS卫星定位,无论是汽车还是手机导航,都会用到GPS,但一旦到了室内,由于建筑物的遮挡,GPS便无法做到精确的定位。

目前,随着5G技术的发展,新的编码方式、波束赋形、大规模天线阵列、毫米波频谱等为高精度距离测量提供技术支持。因此,室内定位的研究成为无线传感器网络服务的一个重要分支。

常用的室内定位技术包括:WiFi、蓝牙、RFID、红外、ZigBee、UWB等等,本文就将这几种定位方式进行对比,看看哪种室内定位技术更好。

WiFi定位技术

WiFi定位技术是采用经验测试和信号传播模型相结合的方式,对已接入的移动设备进行位置定位,最高精确度大约在1米至20米之间。

WiFi定位原理

如果定位测算仅基于当前连接的WiFi接入点,而不是参照周边Wi-Fi的信号强度合成图,则WiFi定位就很容易存在误差(例如:定位楼层错误)。

另外,WiFi接入点通常都只能覆盖半径90米左右的区域,而且很容易受到其他信号的干扰,从而影响其精度,定位器的能耗也较高。

蓝牙定位技术

蓝牙定位技术是目前市场上应用部署比较多的,相对来说也是一种比较成熟的定位技术。蓝牙和WiFi之间的差别不是太大,但是准确性会比WiFi(3-5m)高一点。

蓝牙定位原理

蓝牙定位采用基于蓝牙的三角测距技术,除了使用手机的蓝牙模块外,还需要部署蓝牙信标,可以实现亚米级的最高定位精度,但是是需要布置太多的信标。

蓝牙定位技术的最大优点是体积小,距离短,功耗低,可以集成到手机等移动设备中,只需打开设备的蓝牙功能,就可进行定位。蓝牙传输不受视线影响,但是对于复杂的工业环境,蓝牙系统的稳定性稍差,抗遮挡能力有待提高,并且容易受到噪声信号的干扰。

RFID定位技术

RFID定位的基本原理是通过一组固定的读取器读取目标RFID标签的特征信息(例如身份ID,接收信号强度等),它也可以使用最近邻法,多边定位法,接收信号强度等确定标签位置的方法。

RFID定位

RFID室内定位技术精度从几厘米到几米不等,主要针对人员是否存在于区域中,无法实现实时跟踪,可以说是存在性定位,因此不适用于大型设备的巡检,人员安全确认等目的。

红外定位技术

红外定位实现方法一:将定位对象附上一个会发射红外线的电子标签,通过室内安放的多个红外传感器测量信号源的距离或角度,从而计算出对象所在的位置。

这种方法在空旷的室内容易实现较高精度,但红外很容易被障碍物遮挡,传输距离也不长,因此需要大量密集部署传感器,造成较高的硬件和施工成本。

红外定位实现方法一:红外织网,即通过多对发射器和接收器织成的红外线网覆盖待测空间,直接对运动目标进行定位。

这种方式不需要定位对象携带任何终端或标签,隐蔽性强,常用于安防领域。

但实现精度较高的定位需要部署大量红外接收和发射器,成本非常高,因此只有高等级的安防才会采用此技术。

ZigBee定位技术

Zigbee定位是通过Zigbee网络相互协调通信,来设备的位置定位。ZigBee定位的特点是响应速度快、功耗低,可实现人员位置监控,人员考勤、紧急撤离、灾害定位搜救等功能。适用于大型的工厂、矿井下、隧道工程等作业环境。

但是Zigbee信号强度(RSSI)在传输过程中极易受附进环境影响,引发多路径效应和异常信号衰减,因此该定位系统的精度取决于静态节点密度、环境稳定性、结构复杂性和算法。

UWB定位技术

UWB定位技术源于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术,具有穿透力强,抗多径效应好,安全性高,系统复杂度低,抗干扰能力强,厘米级超高定位精度等优点。

UWB定位

但UWB系统占用的带宽很高,UWB系统可能会干扰现有其他无线通信系统,因此UWB系统的频率许可问题一直在争论之中;另外,还有学者认为,尽管UWB系统发射的平均功率很低,但由于其脉冲持续时间很短,瞬时功率峰值可能会很大,这甚至会影响到民航等许多系统的正常工作。

通过以上的对比,每种定位方式都有各自的优缺点以及适用的环境,目前WUB定位技术争议较大,WiFi、蓝牙、ZigBee等室内定位技术较为普遍。


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