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          淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展下的三種主流室內(nèi)定位技術(shù)

          作者: 時(shí)間:2017-10-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            工作人員以及資產(chǎn)的管理一直是辦公場景中避不開的問題??纯词忻嫔峡钍奖姸嘀讣y打卡機(jī)就知道這個(gè)需求有多強(qiáng)烈。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201710/366455.htm

            不管員工樂意不樂意,管理者總是有強(qiáng)烈意愿想要了解其在工作時(shí)間內(nèi)所處的位置。傳統(tǒng)打卡或者指紋打卡的方式依靠員工主動(dòng)行為,收集到的數(shù)據(jù)量小,僅能檢測上下班的時(shí)間,分析價(jià)值低。另外由于行為數(shù)據(jù)少,數(shù)據(jù)也就容易造假。需要有一種綜合的辦法,簡單可靠又?jǐn)?shù)據(jù)詳盡,甚至可以根據(jù)位置和時(shí)間數(shù)據(jù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,評(píng)估員工一天的工作狀態(tài)。

            在某些特定環(huán)境中監(jiān)測資產(chǎn)位置的需求同樣強(qiáng)烈!比如說一些病房或?qū)嶒?yàn)室,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)找某件儀器設(shè)備的情況。其實(shí)跟上一個(gè)場景很像,如果抽象一下,核心其實(shí)都是電子標(biāo)簽+傳感器+云端定位的模式。電子標(biāo)簽佩戴在被監(jiān)控物上,傳感器感知標(biāo)簽后通過互聯(lián)網(wǎng)上報(bào)具體數(shù)據(jù)至云端,云端完成定位及其后續(xù)業(yè)務(wù)邏輯。

            定位的基本過程

            一般情況下,根據(jù)無線技術(shù)完成測距,就可以根據(jù)已知點(diǎn)BS1,BS2,BS3的坐標(biāo)以及測距完成后確定的r1,r2,r3值求得被測試點(diǎn)E點(diǎn)的位置。這種過程叫三角計(jì)算。

            對(duì)于RSSI(Received Signal Strength Indication)和TOA(Time of Arrival)兩種測距原理的三角計(jì)算過程都是一樣的,都是基于平面解析幾何的公式:

            

            

            (三角定位原理圖)

            不一樣的地方就是測距的的技術(shù)原理:

            RSSI方式字面上是指根據(jù)測試信號(hào)場強(qiáng)確定距離的定位方式, TOA方式指的是根據(jù)傳輸時(shí)延計(jì)算距離的定位方式。

            1)由于無線信號(hào)傳輸符合衰減公式:

            

            所以已知傳感器接收到的信號(hào)強(qiáng)度P0和藍(lán)牙標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度Pd,就可以根據(jù)公司計(jì)算出r??梢灾庇^的看到下圖

            

            2)TOA方式字面上就是說時(shí)間抵達(dá),也就是說根據(jù)傳輸時(shí)延計(jì)算距離的方法,公式如下:

            ri=(ti-t0)c 根據(jù)被測試點(diǎn)E到3個(gè)基站的時(shí)間信號(hào)延時(shí),乘以光速就可以得到距離r。

            眾所周知,由于傳輸或器件原因,信號(hào)頻率越高傳輸中信號(hào)強(qiáng)度越不穩(wěn)定, RSSI值的測量結(jié)果經(jīng)常會(huì)無端變化,可以解釋為噪聲,這個(gè)噪聲會(huì)影響測距的精度。所以相對(duì)于測量RSSI來說,TOA方式回避了射頻信號(hào)的穩(wěn)定性問題,不會(huì)因?yàn)檎趽醵兓?。比如戴上耳罩,你聽到的聲音音量?huì)減小,但是只要在一個(gè)范圍內(nèi),說話的內(nèi)容都能正確解碼。所以采用TOA方式的UWB技術(shù)定位精度高,時(shí)延(從標(biāo)簽移動(dòng)到系統(tǒng)定位完成的時(shí)間)小。當(dāng)前技術(shù)條件下定位時(shí)延藍(lán)牙方式能做到500ms以內(nèi),UWB可以做到幾個(gè)ms。

            隨著技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)前市面上大致能看到下面這3種主流技術(shù)。

            三大主流技術(shù)

            忠厚持重的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)大致于5年前在國內(nèi)興起,但是由于作用距離近(無源設(shè)備一般在10cm內(nèi),有源的卡可以提升到幾十米)和天線成本問題(遠(yuǎn)距離的天線成本大約在1000-2000RMB),基本上處于叫好不叫座的境地。但是技術(shù)帶有一個(gè)加密的屬性,天生防偽。結(jié)合特色可以做出類似ETC卡那樣的支付場景,我們?cè)谲囕v通道口往往能看到一個(gè)白色的天線盒,當(dāng)車輛靠近時(shí)候讀取卡內(nèi)數(shù)據(jù),賬務(wù)扣款并開啟閘道。

            

            低價(jià)時(shí)髦的藍(lán)牙定位。這個(gè)技術(shù)大約是2年前開始在國內(nèi)興起。由于傳統(tǒng)藍(lán)牙演進(jìn)到低功耗藍(lán)牙(BLE)后,藍(lán)牙標(biāo)簽的信號(hào)發(fā)射電流降低到mA級(jí),待機(jī)電流uA級(jí)。使用紐扣電池的續(xù)航能力拓展到幾年甚至10年的范疇。以BLE技術(shù)為基礎(chǔ)的iBeacon標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展迅速,各種外形續(xù)航能力的標(biāo)簽市面上都很容易找到,成本也降低到幾十元的程度。

            

            標(biāo)簽的普及倒逼感應(yīng)天線的產(chǎn)品化,以至于整體定位平臺(tái)技術(shù)瞬間升溫。當(dāng)前藍(lán)牙技術(shù)陣營的活躍也讓使用藍(lán)牙定位的方式很有吸引力?,F(xiàn)在主流的智能終端都支持藍(lán)牙協(xié)議,所以使用這種方式其實(shí)有一個(gè)附加的好處——標(biāo)簽其實(shí)可以被手機(jī)識(shí)別,這樣的功能點(diǎn)可以創(chuàng)造出不少使用上的便利?,F(xiàn)在市面上的相關(guān)產(chǎn)品有蝙蝠定位平臺(tái)。

            高富帥的UWB(Ultra Wideband)技術(shù)。這個(gè)技術(shù)也是這幾年逐步興起的。根據(jù)我們前文介紹的原理。TOA方式的精度相當(dāng)可靠。時(shí)延也短,可以說UWB技術(shù)是界的高富帥了。成為高附加值場景里的不二之選。但是事物總是有其兩面性。由于光速傳播的無線電信號(hào)時(shí)延相當(dāng)短,需要很強(qiáng)的計(jì)算能力跟算法保障精度,所以系統(tǒng)復(fù)雜度也高,動(dòng)輒近萬元的傳感器網(wǎng)絡(luò)也常常讓普通場景高攀不起。UWB技術(shù)國內(nèi)也有多家公司提供,典型的服務(wù)商如清研訊科。

            總結(jié)一下。由于RFID的天線尺寸比較大,部署起來不方便,也不美觀。所以我們敘述的對(duì)于人員和資產(chǎn)管理的定位支持不大匹配。前些年,后面兩種技術(shù)還未產(chǎn)生,曾經(jīng)有過大量的關(guān)于RFID定位的實(shí)施方案出臺(tái),但實(shí)施部署的不多,近些年已經(jīng)基本被第一線甩開;藍(lán)牙定位方式成本低,標(biāo)簽和傳感器尺寸都不大,部署方便,適應(yīng)于對(duì)于定位結(jié)果要求不高的場景;而UWB適應(yīng)于定位結(jié)果要求高且高附加值的定位場景。

            技術(shù)本身并不可恥

            技術(shù)歸技術(shù),對(duì)于人員的監(jiān)控行為總是讓人產(chǎn)生不法或不道德的擔(dān)憂。除過“技術(shù)本身并不可恥”的辯護(hù)外,有必要厘清一下事實(shí)的真相,順便替行業(yè)企業(yè)普及一下法律常識(shí)。經(jīng)過咨詢律師,我們得知,針對(duì)工作區(qū)域的監(jiān)控行為本身并不違法,但是作為管理者首先有告知的義務(wù),需要告知員工這樣的管理尺度。

            另外非公共場合,比如更衣室,衛(wèi)生間應(yīng)當(dāng)避免這種監(jiān)控。還有一點(diǎn)需要注意,就是要做到對(duì)于員工行為數(shù)據(jù)的保密和定期銷毀的工作,避免數(shù)據(jù)被用于其余非工作的目的。

            總結(jié)

            由于現(xiàn)實(shí)需求中需要定位的場景越來越多,校園,景區(qū),獄所,工廠都需要人員定位而牧場需要對(duì)牲畜進(jìn)行定位。各行業(yè)的開發(fā)企業(yè)對(duì)于行業(yè)需求比較熟悉,但對(duì)于定位技術(shù)比較陌生。好在技術(shù)發(fā)展下以位置為基礎(chǔ)的服務(wù)已經(jīng)逐步普遍。希望通過上文介紹,各行業(yè)開發(fā)企業(yè)可以根據(jù)應(yīng)用場景的特點(diǎn)正確選取適應(yīng)于自身的方案。還有一點(diǎn),盡量利用現(xiàn)有平臺(tái)性的服務(wù)來集成,這樣可以更輕松的構(gòu)建符合客戶需求的定位產(chǎn)品。



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