定位技術(shù)在當今飛速發(fā)展,但是大多的定位技術(shù)都為室外的。譬如車(chē)載GPS導航系統,是對外部環(huán)境的一種定位和導航,而進(jìn)到室內它并不能呈現出室內的環(huán)境。
室內定位技術(shù)由于受定位時(shí)間、定位精度以及復雜室內環(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(zhuān)家學(xué)者提出了許多室內定位技術(shù)解決方案,如A-GPS定位技術(shù)、超聲波定位技術(shù)、藍牙技術(shù)、紅外線(xiàn)技術(shù)、射頻識別技術(shù)、超寬帶技術(shù)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )、光跟蹤定位技術(shù),以及圖像分析、信標定位、計算機視覺(jué)定位技術(shù)等等。這些室內定位技術(shù)從總體上可歸納為幾類(lèi),即GNSS技術(shù)(如偽衛星等),無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)(無(wú)線(xiàn)通信信號、射頻無(wú)線(xiàn)標簽、超聲波、光跟蹤、無(wú)線(xiàn)傳感器定位技術(shù)等),其它定位技術(shù)(計算機視覺(jué)、航位推算等),以及GNSS和無(wú)線(xiàn)定位組合的定位技術(shù)(A-GPS或A-GNSS)。
室內GPS定位技術(shù)
GPS是目前應用最為廣泛的定位技術(shù)。當GPS接收機在室內工作時(shí),由于信號受建筑物的影響而大大衰減,定位精度也很低,要想達到室外一樣直接從衛星廣播中提取導航數據和時(shí)間信息是不可能的。為了得到較高的信號靈敏度,就需要延長(cháng)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)現快速定位。
利用GPS進(jìn)行定位的優(yōu)勢是衛星有效覆蓋范圍大,且定位導航信號免費。缺點(diǎn)是定位信號到達地面時(shí)較弱,不能穿透建筑物,而且定位器終端的成本較高。
室內無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)
隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展,新興的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù),例如WiFi、ZigBee、藍牙和超寬帶等,在辦公室、家庭、工廠(chǎng)等得到了廣泛應用。
1.紅外線(xiàn)室內定位技術(shù)
紅外線(xiàn)室內定位技術(shù)定位的原理是,紅外線(xiàn)IR標識發(fā)射調制的紅外射線(xiàn),通過(guò)安裝在室內的光學(xué)傳感器接收進(jìn)行定位。雖然紅外線(xiàn)具有相對較高的室內定位精度,但是由于光線(xiàn)不能穿過(guò)障礙物,使得紅外射線(xiàn)僅能視距傳播。直線(xiàn)視距和傳輸距離較短這兩大主要缺點(diǎn)使其室內定位的效果很差。當標識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(xiàn),造價(jià)較高。因此,紅外線(xiàn)只適合短距離傳播,而且容易被熒光燈或者房間內的燈光干擾,在精確定位上有局限性。
2.超聲波定位技術(shù)
超聲波測距主要采用反射式測距法,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物產(chǎn)生的回波,根據回波與發(fā)射波的時(shí)間差計算出待測距離,有的則采用單向測距法。超聲波定位系統可由若干個(gè)應答器和一個(gè)主測距器組成,主測距器放置在被測物體上,在微機指令信號的作用下向位置固定的應答器發(fā)射同頻率的無(wú)線(xiàn)電信號,應答器在收到無(wú)線(xiàn)電信號后同時(shí)向主測距器發(fā)射超聲波信號,得到主測距器與各個(gè)應答器之間的距離。當同時(shí)有3個(gè)或3個(gè)以上不在同一直線(xiàn)上的應答器做出回應時(shí),可以根據相關(guān)計算確定出被測物體所在的二維坐標系下的位置。
超聲波定位整體定位精度較高,結構簡(jiǎn)單,但超聲波受多徑效應和非視距傳播影響很大,同時(shí)需要大量的底層硬件設施投資,成本太高。
3.藍牙技術(shù)
藍牙技術(shù)通過(guò)測量信號強度進(jìn)行定位。這是一種短距離低功耗的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù),在室內安裝適當的藍牙局域網(wǎng)接入點(diǎn),把網(wǎng)絡(luò )配置成基于多用戶(hù)的基礎網(wǎng)絡(luò )連接模式,并保證藍牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微微網(wǎng)(piconet)的主設備,就可以獲得用戶(hù)的位置信息。藍牙技術(shù)主要應用于小范圍定位,例如單層大廳或倉庫。
藍牙室內定位技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是設備體積小、易于集成在 PDA、PC以及手機中,因此很容易推廣普及。理論上,對于持有集成了藍牙功能移動(dòng)終端設備的用戶(hù),只要設備的藍牙功能開(kāi)啟,藍牙室內定位系統就能夠對其進(jìn)行位置判斷。采用
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