室內(nèi)與室外定位技術(shù)的研究

張海濤

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在定位技術(shù)領(lǐng)域也有7長足的進(jìn)步，室內(nèi)和室外定位技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，并呈現(xiàn)出十分顯著的應(yīng)用效果，在日常生活、商業(yè)服務(wù)和公共安全等一系列相關(guān)方面都呈現(xiàn)出十分顯著的應(yīng)用前景。結(jié)合這樣的情況，本文重點(diǎn)分析和探究室內(nèi)與室外定位技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人士提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)定位室外定位技術(shù)分類

引言

隨著室外定位技術(shù)的顯著發(fā)展，特別是GPS和基站定位技術(shù)的長足進(jìn)步，從根本上有效滿足了人們在室外場景中，對于位置定位的內(nèi)在需求。然而，在人們的生產(chǎn)生活中絕大部分時間是在室內(nèi)度過的，由此，個人用戶、服務(wù)機(jī)器人、新型物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)設(shè)備的定位需求也進(jìn)一步集中在室內(nèi)，但是通常情況下，室內(nèi)的場景很容易受到建筑物的遮擋，GNSS信號出現(xiàn)十分明顯的衰減，無法真正意義上有效滿足室內(nèi)場景導(dǎo)航定位的內(nèi)在需求，針對這樣的情況，室外定位技術(shù)進(jìn)一步向室內(nèi)發(fā)展，提供更有針對性的，以位置為基礎(chǔ)的服務(wù)，室內(nèi)位置服務(wù)領(lǐng)域具備最大的應(yīng)用和商業(yè)潛能。

1當(dāng)前主要應(yīng)用的室內(nèi)定位技術(shù)

I.lZigBee技術(shù)

這是最新的室內(nèi)定位技術(shù)，它主要應(yīng)用于較短距離無線通信，絕大多數(shù)是面向無線個人區(qū)域網(wǎng)（PAN），網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在具體的運(yùn)營過程中呈現(xiàn)很多方面的優(yōu)勢，例如，可近距離，低功耗，低成本等，充分達(dá)成室內(nèi)定位系統(tǒng)的要求和條件。應(yīng)用ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，要通過在傳感器網(wǎng)絡(luò)中布置參考節(jié)點(diǎn)，移動節(jié)點(diǎn)構(gòu)成系統(tǒng)，參考節(jié)點(diǎn)為靜態(tài)節(jié)點(diǎn)，它們發(fā)送位置信息和RSSI值給移動待測節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)把相對應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入到定位模塊中，針對自身的位置進(jìn)行精準(zhǔn)分析和測算，這樣能夠從根本上有效規(guī)避網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)工作量和通信延遲的問題。它有著十分顯著的優(yōu)點(diǎn)，例如，低功耗、低成本，定位精度更高，2m以內(nèi)，平均Im。它的劣勢主要表現(xiàn)在：網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性比較差，特別容易受到周圍環(huán)境的干擾。

1.2超寬帶定位

該技術(shù)是近些年來發(fā)展比較迅猛的新型通信技術(shù)，它主要是利用發(fā)送和接收納秒或納秒級以下的急窄脈沖，因此針對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，它有著比較典型的GHz量級帶寬。它的優(yōu)勢比較顯著，例如，它的穿透性夠強(qiáng)，功耗比較低，并且可以抗多徑效應(yīng)，因此在室內(nèi)定位中有著十分明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。相對來說，相關(guān)設(shè)備的成本過高，無法更大范圍內(nèi)推行。

1.3射頻定位

該技術(shù)主要是通過射頻信號有效實(shí)現(xiàn)非接觸式雙向通信，因此有效獲取目標(biāo)位置的精準(zhǔn)信息。射頻信號有很多方面的優(yōu)勢，它的傳輸范圍十分大，并且非視距、非接觸式，成本相對來說比較低等，所以近些年來得到了十分廣泛的應(yīng)用，然而它的傳輸距離比較短，沒有相對應(yīng)的通信能力，因此發(fā)展受到很大限制。

1.4超聲波定位

該技術(shù)有針對性的結(jié)合回波與發(fā)射波監(jiān)所具備的時間差，獲得參考點(diǎn)和待測點(diǎn)之間的有效距離，利用三個或三個以上待測點(diǎn)到參考點(diǎn)之間的距離，然后根據(jù)三點(diǎn)定位的方法有效獲取待測點(diǎn)在室內(nèi)的二維坐標(biāo)。以超聲波室內(nèi)定位技術(shù)為基礎(chǔ)的解決方案主要包括AT&T劍橋?qū)嶒?yàn)室研發(fā)的Active Bat定位系統(tǒng)、MIT開發(fā)的Cricket定位系統(tǒng)，以及Constellation定位系統(tǒng)。其定位精度特別高，是主要的優(yōu)勢，然而需要在定位的空間中布置很多測量設(shè)備，由此導(dǎo)致定位成本進(jìn)一步加劇，是它的劣勢。

1.5藍(lán)牙定位

該技術(shù)主要是利用移動計算終端有效接收已知高度內(nèi)發(fā)射天線所發(fā)射的信號角度，或者在具體的應(yīng)用中有效結(jié)合藍(lán)牙信號強(qiáng)度來進(jìn)行相對應(yīng)的定位。根據(jù)藍(lán)牙信號強(qiáng)度定位。該技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在，它的設(shè)備體積相對來說比較小，更利于集成在手持終端設(shè)備，它有著特別高的定位精度更利于普及和推廣然而在室內(nèi)比較復(fù)雜的環(huán)境中，它的定位精度在很大程度上受到外界因素的直接干擾，穩(wěn)定性不強(qiáng)，需要進(jìn)一步提升。

1.6 WLAN定位

以WLAN為基礎(chǔ)的室內(nèi)定位技術(shù)近些年來實(shí)現(xiàn)了飛速的發(fā)展，并且發(fā)展勢頭異常迅猛，所涉及的應(yīng)用場景越來越拓展。WLAN定位技術(shù)主要包括離線采集階段和在線定位階段這樣兩個大的階段，比較有代表性的是以WLAN技術(shù)為基礎(chǔ)的定位系統(tǒng)包括微軟研究院提出的RADAR系統(tǒng)。現(xiàn)階段，雖然從整體上來看WLAN技術(shù)定位精度需要進(jìn)一步提升，但是，因?yàn)閃iFi設(shè)備實(shí)現(xiàn)了越來越廣泛的部署，在人們的日常生活中日益滲透，由此可見它的應(yīng)用前景將會越來越廣闊。

1.7紅外線定位

該技術(shù)主要是利用在待定位目標(biāo)上結(jié)合具體的需要，安裝相對應(yīng)的紅外線發(fā)射器，這個發(fā)射器有著十分顯著的唯一身份標(biāo)識信號，在室內(nèi)每一個方向布置相對應(yīng)的紅外線接收器，各個接收器和控制中心實(shí)現(xiàn)有效的連接，然后利用控制中心計算分析之后，對其進(jìn)行有針對性的定位該技術(shù)有著十分顯著的優(yōu)勢是它的定位精度特別理想然而，它的傳播距離相對來說比較短，大多數(shù)時候只能在視距內(nèi)進(jìn)行傳播，并且系統(tǒng)的成本比較高昂，因此，在很大程度上阻礙了它的更廣泛的發(fā)展和推行。

2當(dāng)前室外定位技術(shù)的主要內(nèi)容

目前，在室外定位領(lǐng)域，其主流的技術(shù)主要包括兩種類型，分別是衛(wèi)星定位和基站定位。

2.1衛(wèi)星定位

通常意義上我們所稱之為的衛(wèi)星定位，主要指的是利用接收衛(wèi)星所提供的經(jīng)緯度坐標(biāo)信號相關(guān)事物實(shí)施相對應(yīng)的定位，針對衛(wèi)星定位系統(tǒng)而言，它主要包括美國全球定位系（GPS）、俄羅斯格洛納斯（GLONASS）歇洲伽利略（GALILEO）系統(tǒng)、中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等，在所有的系統(tǒng)中，應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，相對來說也最為成熟的衛(wèi)星定位技術(shù)就是GPS系統(tǒng)。其中，GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要是由空間、地面控制以及用戶設(shè)備等三個部分有機(jī)構(gòu)成。其中，空間部分主要是由24顆工作衛(wèi)星結(jié)合相應(yīng)的原理有機(jī)構(gòu)成，他們十分均勻的部署在6個軌道面上，科學(xué)合理的衛(wèi)星分布，確保在全球任何時間和任何地點(diǎn)都可以有效觀測到4顆以上的衛(wèi)星，以此能夠有效確保良好定位，并解算精度的幾何圖象。其控制部分所涉及的組成部分主要包括監(jiān)測站、主控站、備用主控站、信息注入站等，這些設(shè)備更科學(xué)合理的控制和管理GPS衛(wèi)星陣。用戶設(shè)備主要是GPS接收機(jī)，它主要是有效接收GPS衛(wèi)星發(fā)射出的項(xiàng)目信號，以此來有效獲取相對應(yīng)的定位信息和觀測量，通過處理相對應(yīng)的數(shù)據(jù)來有效定位。

2.2基站定位

基站定位技術(shù)更多情況下是用在手機(jī)客戶上，基站定位服務(wù)從另一個層面也可以叫做移動位置服務(wù)，它主要是利用電信移動運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)，來有效獲得移動終端用戶的具體位置信息。用戶在使用手機(jī)等相關(guān)的移動設(shè)備，插入slm卡并開機(jī)之后就積極主動的搜索附近的基站信息，并與其建立相對應(yīng)的聯(lián)系，在能夠搜索到相關(guān)信號的區(qū)域，手機(jī)可搜索到的基站有很多個，結(jié)合信號強(qiáng)弱，距離遠(yuǎn)近等相關(guān)因素的差別，在具體的通信過程中會選擇信號更強(qiáng)、距離更近的基站當(dāng)作通信基站。

3結(jié)束語

綜上所述，通過上文的分析和探究，我們可以很明顯的看出，從總體上來看，定位有針對性的結(jié)合使用場景的差別，可以具體劃分成兩個大的類別，分別是：室內(nèi)定位和室外定位，因?yàn)榫唧w場景的差別，在這樣的情況下，其需求也有著很大的差異，因此，在采用定位技術(shù)的過程中，要結(jié)合具體情況選取與之相對應(yīng)的更科學(xué)合理的定位技術(shù)，以此結(jié)合不同的應(yīng)用場景，使相應(yīng)的定位技術(shù)呈現(xiàn)出更顯著的優(yōu)勢，并在最大程度上為用戶提供更高效、更有針對性的定位服務(wù)。

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