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新聞資訊

    萬物互聯的大背景下,位置信息的獲取和應用在項目落地中越來越重要。相對于室外定位,室內定位的工作環境更為復雜、精細,其技術更是多種多樣。

    一般情況下,我們根據技術原理和使用信號源的不同,可以將室內定位技術分為以下這些:

    • 按定位原理劃分:ID 定位、區間定位、三邊定位、信號到達角定位、指紋定位、慣性推算等;

    • 按定位所使用的信號源劃分:Wi-Fi定位、ZigBee定位、藍牙定位、UWB定位、RFID定位、衛星定位、低頻觸發定位、基站定位、聲波定位、光定位、地磁定位等。

    未來,室內定位技術將席卷我們生產、生活的方方面面,例如:智慧工廠人員及貨物管理與調度、 生產安全管理、地下停車場尋車導航、智慧大樓人員/訪客定位管理、 會展位置導航等。

    下面我們就來探討一下,目前的行業應用中比較常見的、基于無線局域網的三種室內定位技術。

    Wi-Fi

    Wi-Fi定位,2010年前后,開始在基于定位標簽的人員監控行業領域應用起來,2013年,基于手機的Wi-Fi探測等應用也隨之嶄露頭角。

    目前,Wi-Fi定位是比較流行的一種室內定位技術,其定位方法是基于信號強度的傳播模型法和指紋識別法。

    信號強度的傳播模型法,是指使用當前環境下假設的某種信道衰落模型,根據其數學關系估計終端與已知位置AP間的距離,如果用戶聽到多個AP信號,就可以通過三邊定位算法來獲得用戶的位置信息;指紋識別法,則是基于Wi-Fi信號的傳播特點,將多個AP的檢測數據組合成指紋信息,通過與參考數據對比來估計移動物體可能的位置。

    在定位精度為米級的一些場景,可利用Wi-Fi進行覆蓋,該技術適用于對人/車的定位導航,醫療機構、商場、主題公園等場景。

    藍牙

    2014年左右,基于藍牙的定位技術開始在監控定位領域被應用。

    2017年7月,藍牙mesh正式推出,在一年半的時間里,已經有超過105種具有藍牙mesh網絡功能的產品獲得認證,其中包含芯片、協議棧、模組及終端產品供應商等。

    為了滿足位置服務市場不斷增長的需求,全新藍牙5.1標準新增了尋向功能,可幫助設備明確藍牙信號的方向,進而幫助開發者解讀設備方向的藍牙接近(proximity)解決方案,實現厘米級位置精度的藍牙定位系統。

    基于位置的藍牙服務解決方案通常分為兩類:接近類解決方案和定位系統。無論是實時定位,還是室內定位,原理都是類似的,即在數據包傳輸中加入RSSI(接收信號強度)機制,通過RSSI來虛擬出產品的大致范圍,再通過三邊測量法,實現相互交集的測量算法,最終完成室內定位。

    藍牙定位,只要設備的藍牙功能開啟,就能夠對其進行定位。藍牙傳輸不受視距的影響,但對于復雜的空間環境,藍牙系統的穩定性稍差,受噪聲信號干擾大,且藍牙器件和設備的價格比較貴。

    根據《2019藍牙市場最新資訊》顯示,位置服務已成為增長最快的藍牙解決方案,預計未來五年其年復合增長率將達到43%。

    藍牙定位主要用于對人的小范圍定位,例如單層大廳或商店,現在已經被某些廠商開始用于LBS推廣。

    UWB

    近年來,隨著UWB芯片方案的成熟和成本的下降,國內研究UWB定位技術的公司不斷涌現。UWB是一種傳輸速率高(最高可達1000Mbps以上),發射功率較低,穿透能力較強的無線定位技術。

    UWB定位是由多個傳感器采用TDOA(Time Difference of Arrival,到達時間差)和AOA定位算法對標簽位置進行分析,具有多徑分辨能力、精度高、定位精度可達厘米級等特點。

    TDOA是一種利用到達時間差進行定位的方法又稱為雙曲線定位。標簽卡對外發送一次UWB信號,在標簽無線覆蓋范圍內的所有基站都會收到無線信號。如果有兩個已知坐標點的基站收到信號,標簽距離兩個基站的間隔不同,那么這兩個基站收到信號的時間點是不一樣的。

    基于信號時間的定位系統,例如UWB,一旦遇到墻體遮擋的情況就需要重新部署。同等面積,房間數量增加一倍,基站用量也將增加一倍,其在空曠場景基站更易部署。

    目前使用UWB定位技術的行業是隧道、化工廠、監獄、醫院、養老院、礦井等行業。

    局域網定位技術的比較

    上述幾種基于無線局域網的定位技術,其中,超寬帶的定位系統,定位精度一般可達厘米級,但這樣的定位應用范圍較小,需對網絡重新進行部署,并且使用者需要使用專用的信號測量設備,實現成本較高;其他定位方式的精度雖然稍差,同時成本也較低,一般使用信號強度作為參考。

    這幾種無線局域網一般應用于室內場景,受到室內環境的復雜影響,信號接收強度會容易波動,僅使用信號強度很難實現精確定位。

    因此,根據測量參數的不同,還可以使用基于接收信號到達時間法和基于接收信號到達角度的方法實現定位。

    Wi-Fi、藍牙和UWB這三種技術,就定位精度來講,UWB可達厘米級的定位,藍牙為厘米到米級,而Wi-Fi僅為米級的精度;就抗多徑和抗干擾方面,UWB明顯好于其他兩者;就傳輸距離來看,Wi-Fi是最遠的,UWB次之,藍牙傳輸距離最近;此外,在建設成本方面,UWB的成本要遠遠高于Wi-Fi和藍牙。

    無線局域網定位主要應用于室內定位,根據信號的特點以及網絡架構不同,其定位精度可從厘米級到米級。不同的場景,我們在選擇具體的定位技術時,不光要考慮精度性能,還得考慮成本和功耗。因此,盡管UWB精度最高,但是其他的定位技術也各有自己的市場。雷鋒網雷鋒網雷鋒網

    源:雷鋒網

    在萬物互聯的大背景下,位置信息的獲取和應用在項目落地中越來越重要。相對于室外定位,室內定位的工作環境更為復雜、精細,其技術更是多種多樣。

    一般情況下,我們根據技術原理和使用信號源的不同,可以將室內定位技術分為以下這些:

    按定位原理劃分:ID 定位、區間定位、三邊定位、信號到達角定位、指紋定位、慣性推算等;

    按定位所使用的信號源劃分:WiFi定位、ZigBee定位、藍牙定位、UWB定位、RFID定位、衛星定位、低頻觸發定位、基站定位、聲波定位、光定位、地磁定位等。

    未來,室內定位技術將席卷我們生產、生活的方方面面,例如:智慧工廠人員及貨物管理與調度、 生產安全管理、地下停車場尋車導航、智慧大樓人員/訪客定位管理、 會展位置導航等。

    下面我們就來探討一下,目前的行業應用中比較常見的、基于無線局域網的三種室內定位技術。

    WiFi

    WiFi定位,2010年前后,開始在基于定位標簽的人員監控行業領域應用起來,2013年,基于手機的WiFi探測等應用也隨之嶄露頭角。

    目前,WiFi定位是比較流行的一種室內定位技術,其定位方法是基于信號強度的傳播模型法和指紋識別法。

    信號強度的傳播模型法,是指使用當前環境下假設的某種信道衰落模型,根據其數學關系估計終端與已知位置AP間的距離,如果用戶聽到多個AP信號,就可以通過三邊定位算法來獲得用戶的位置信息;指紋識別法,則是基于WiFi信號的傳播特點,將多個AP的檢測數據組合成指紋信息,通過與參考數據對比來估計移動物體可能的位置。

    在定位精度為米級的一些場景,可利用WiFi進行覆蓋,該技術適用于對人/車的定位導航,醫療機構、商場、主題公園等場景。

    藍牙

    2014年左右,基于藍牙的定位技術開始在監控定位領域被應用。

    2017年7月,藍牙mesh正式推出,在一年半的時間里,已經有超過105種具有藍牙mesh網絡功能的產品獲得認證,其中包含芯片、協議棧、模組及終端產品供應商等。

    為了滿足位置服務市場不斷增長的需求,全新藍牙5.1標準新增了尋向功能,可幫助設備明確藍牙信號的方向,進而幫助開發者解讀設備方向的藍牙接近(proximity)解決方案,實現厘米級位置精度的藍牙定位系統。

    基于位置的藍牙服務解決方案通常分為兩類:接近類解決方案和定位系統。無論是實時定位,還是室內定位,原理都是類似的,即在數據包傳輸中加入RSSI(接收信號強度)機制,通過RSSI來虛擬出產品的大致范圍,再通過三邊測量法,實現相互交集的測量算法,最終完成室內定位。

    藍牙定位,只要設備的藍牙功能開啟,就能夠對其進行定位。藍牙傳輸不受視距的影響,但對于復雜的空間環境,藍牙系統的穩定性稍差,受噪聲信號干擾大,且藍牙器件和設備的價格比較貴。

    根據《2019藍牙市場最新資訊》顯示,位置服務已成為增長最快的藍牙解決方案,預計未來五年其年復合增長率將達到43%。

    藍牙定位主要用于對人的小范圍定位,例如單層大廳或商店,現在已經被某些廠商開始用于LBS推廣。

    UWB

    近年來,隨著UWB芯片方案的成熟和成本的下降,國內研究UWB定位技術的公司不斷涌現。UWB是一種傳輸速率高(最高可達1000Mbps以上),發射功率較低,穿透能力較強的無線定位技術。

    UWB定位是由多個傳感器采用TDOA(Time Difference of Arrival,到達時間差)和AOA定位算法對標簽位置進行分析,具有多徑分辨能力、精度高、定位精度可達厘米級等特點。

    TDOA是一種利用到達時間差進行定位的方法又稱為雙曲線定位。標簽卡對外發送一次UWB信號,在標簽無線覆蓋范圍內的所有基站都會收到無線信號。如果有兩個已知坐標點的基站收到信號,標簽距離兩個基站的間隔不同,那么這兩個基站收到信號的時間點是不一樣的。

    基于信號時間的定位系統,例如UWB,一旦遇到墻體遮擋的情況就需要重新部署。同等面積,房間數量增加一倍,基站用量也將增加一倍,其在空曠場景基站更易部署。

    目前使用UWB定位技術的行業是隧道、化工廠、監獄、醫院、養老院、礦井等行業。

    局域網定位技術的比較

    上述幾種基于無線局域網的定位技術,其中,超寬帶的定位系統,定位精度一般可達厘米級,但這樣的定位應用范圍較小,需對網絡重新進行部署,并且使用者需要使用專用的信號測量設備,實現成本較高;其他定位方式的精度雖然稍差,同時成本也較低,一般使用信號強度作為參考。

    這幾種無線局域網一般應用于室內場景,受到室內環境的復雜影響,信號接收強度會容易波動,僅使用信號強度很難實現精確定位。

    因此,根據測量參數的不同,還可以使用基于接收信號到達時間法和基于接收信號到達角度的方法實現定位。

    WiFi、藍牙和UWB這三種技術,就定位精度來講,UWB可達厘米級的定位,藍牙為厘米到米級,而WiFi僅為米級的精度;就抗多徑和抗干擾方面,UWB明顯好于其他兩者;就傳輸距離來看,WiFi是最遠的,UWB次之,藍牙傳輸距離最近;此外,在建設成本方面,UWB的成本要遠遠高于WiFi和藍牙。

    無線局域網定位主要應用于室內定位,根據信號的特點以及網絡架構不同,其定位精度可從厘米級到米級。不同的場景,我們在選擇具體的定位技術時,不光要考慮精度性能,還得考慮成本和功耗。因此,盡管UWB精度最高,但是其他的定位技術也各有自己的市場。

    線技術的不斷成熟,對物聯網的發展起著至關重要的作用,實現“萬物互聯、物物互聯”變得更加輕松、安全。藍牙技術和WiFi技術都屬于無線通信網絡標準,可以實現無線段距離聯絡,并且都工作在ISM2.4GHz公共頻段,但是不同的是,WiFi技術還有支持工作在5GHz頻段的雙頻WiFi模塊。無線模塊研發廠商ampak正基就有推出支持藍牙4.0/4.2/5.0的BLE藍牙模塊和支持單頻2.4GHz、雙頻2.4GHz/5GHz的WiFi模塊及WiFi+藍牙二合一的組合模塊.

    深圳市世聯芯科技有限公司

    一、單頻WiFi模塊

    AP6181是一款單頻WiFi模塊,采用博通BCM43362方案,價格低于10RMB,AP6181可提供無線調制解調器功能,并可直接利用序列擴頻和OFDM /CCK技術,集成了IEEE 802.11 b/g/n MAC、基帶、射頻以及功率放大器、電源管理裝置、 SDIO 2.0或SPI接口,其無線局域網符合IEEE802.11 b/g/n標準,單操作電壓為3.3 v,接口為SDIO或者SPI。

    二、單頻WiFi+BT模塊

    單頻WiFi+BT模塊分別有(主用):AP6212、AP6236、AP6212A等

    AP6212是藍牙支持BT4.2+WiFi單頻+FM的FM藍牙雙頻WiFi三合一模塊,采用博通BCM43438A0方案,支持Win/Android/Linux操作系統,該模塊符合IEEE 802.11 b/g/n標準,通過802.11n草案中的單流、802.11g中規定的54Mbps或802.11b中的11Mbps連接到無線局域網。集成模塊為WiFi提供SDIO接口,為藍牙提供UART/PCM接口,為FM提供UART/I2s/PCM接口。價格14RMB左右

    AP6236是正基科技推出的一款低成本的模塊,該模塊具有WiFi(單頻2.4GHz)+藍牙(BT4.2)功能,并通過了SRRC認證,完美替換AP6212(BT4.1)。 高度集成的模塊提供了網頁瀏覽,VoIP,藍牙耳機功能應用程序和其他應用程序的可能性。憑借無縫漫游功能和高安全性,還可以與無線LAN中不同供應商的802.11b/g/n接入點進行交互。無線模塊符合IEEE 802.11 b/g/n標準,在802.11n草案中可以實現高達72.2Mbps的速度,在IEEE 802.11g中規定為54Mbps,在IEEE 802.11b中為1180bps連接到 無線網絡。集成模塊為WiFi提供SDIO接口,為藍牙提供UART/I2S/PCM接口。這款緊湊型模塊是WiFi(單頻2.4GHz)+藍牙(BT4.2)技術組合的完整解決方案。該模塊專為智能手機和便攜式設備開發。價格14RMB左右

    AP6212A(低功耗)是藍牙支持BT4.2+WiFi單頻+FM的FM藍牙雙頻WiFi三合一模塊,采用博通BCM43438A1方案,支持Win/Android/RTOS操作系統,因為其超低功耗,可應用于IPC和可視門鈴等設備中。價格14RMB左右

    三、雙頻WiFi+BT模塊

    雙頻WiFi+BT模塊分別有(主用):AP6255、AP6256、AP6234、AP6330、AP6335等

    AP6234是正基科技推出的一款低成本、低功耗,集成雙頻段(2.4GHz和5GHz)IEEE 802.11 a/b/g和單流IEEE 802.11n MAC/基帶/收音機和4.0藍牙模塊。AP6234為Wi-Fi提供SDIO V2.0主機接口,為藍牙主機提供高速UART接口。這款緊湊型模塊是Wi-FiWi-Fi(2.4GHz和5GHz IEEE 802.11 a/b/g/n)+藍牙BT4.0技術組合的完整解決方案。 該模塊專為移動設備、平板電腦或手持無線系統設備而開發。價格34RMB左右

    AP6255是一款支持藍牙BT4.2+WiFi支持11ac雙頻的藍牙11ac雙頻WiFi二合一模塊,采用博通BCM43455方案,具有虛擬同步雙頻帶操作的IEEE802.11a/b/g/n/ac,雙頻帶無線電單流空間復用高達433.3Mbps數據速率,支持20,40,80MHz頻道的可選SGI(256 QAM調制)集成1級PA和低能(BLE)支持的藍牙V4.0 EDR,并發藍牙和WLAN操作,單天線同時接收BT/WLAN,支持標準SDIOv3.0并向后兼容SDIOv2.0主機接口,BT主機數字接口:UART (高達4 Mbps),IEEE共存技術是集成模具解決方案,ECI-增強的共存支持、協調WLAN接收的BTSCO傳輸的能力。價格23RMB左右

    AP6256是正基科技推出的一款低成本,低功耗的模塊,該模塊具有Wi-Fi(2.4GHz和5GHz IEEE 802.11 a/b/g/n/ac)+藍牙(BT5.0)功能,并通過了SRRC認證,帶mesh,完美替換AP6255(BT4.2)。高度集成的模塊提供了網頁瀏覽,VoIP,藍牙耳機應用的可能性。憑借無縫漫游功能和高安全性,還可以與無線局域網中不同供應商的802.11a/b/g/n/ac接入點進行交互。無線模塊符合IEEE 802.11 a/b/g/n/ac標準,在802.11ac草案中單流可連接到無線LAN,最高可達433.3Mbps的速度。集成模塊為Wi-Fi提供SDIO接口,為藍牙提供UART/PCM接口。這款緊湊型模塊是Wi-Fi(2.4GHz和5GHz IEEE 802.11 a/b/g/n/ac)+藍牙(BT5.0)技術組合的完整解決方案。該模塊專為智能手機和便攜式設備開發。價格25RMB左右

    四、雙天線WiFi+BT模塊

    雙天線WiFi+BT模塊分別有(主用):AP6356S、AP6398S等

    AP6356S采用博通bcm4356主芯片,400Mbps+吞葉量,HT20/40/80MHz信道帶寬,支持5G+2.4G 802.11ac/a/b/g/n協議及BT4.2的WiFi+BT4.2+FM模塊,支持Win1Android操作系統以及Linux系統。AP6356S模塊符合IEEE 802.11 a/b/g/n/ac 2x2MIMO標準,在802.11n中采用雙流方式可以達到867Mbps的速率來連接無線局域網。集成模塊為WiFi提供SDIO接口,為藍牙提供UART/PCM接口,符合ROHS要求的無鉛設計,802.11 a/b/g/n/ac 雙頻無線電,具有虛擬同時雙頻操作,雙流空間復用高達867Mbps的數據速率,支持20,40,80兆赫頻道的可選SGI(256 QAM調制),支持IEEE802.11ac/n波束成形,支持IEEE802.15.4外部共存接口,以優化與其他協同定位的無線技術(如LTE、GPS或WiMAX)的帶寬利用率,遵守藍牙核心規范4.1版,并提供支持未來規范的條款。具有藍牙第1級或第2類發射機操作,支持擴展同步連接(ESCO),允許重傳丟棄的數據包,從而提高語音質量,自適應跳頻(AFH),用于降低射頻干擾。價格低于40RMB

    AP6398S是一款低成本,低功耗的模塊,該模塊具有(2.4GHz和5GHz IEEE 802.11ac/a/b/g/n)+藍牙5.0+FM功能,支持Dual MAC,支持STA/AP模式同時工作,支持WIFI mesh功能,可完美替換AP6356S。高度集成的模塊提供了網頁瀏覽,VoIP,藍牙耳機應用的可能性,符合RoHS要求的無鉛設計,用于改進的范圍和功率效率的TX和RX低密度奇偶校驗(LDPC)支持,雙流空間復用高達867 Mbps的數據速率。20,40,80MHz頻道,可選SGI(256 QAM調制),ieee 802.11交流/n波束成形,實同步雙頻(Rsdb),支持2個天線,一個用于WLAN和藍牙共享端口和一個WLAN端口。此外,共享的藍牙和WLAN接收信號路徑消除了在MainTai時外部電源分路器的需要,支持IEEE802.15.4外部共存接口,以優化與其他協同定位的無線技術(如LTE、gps)的帶寬利用率,BT主機數字接口:-HCI UART(高達4Mbps),-音頻數據PCM,符合第5.0版藍牙核心規范,并提供支持未來規范的規定。具有藍牙類1或class2發射機操作,支持擴展的同步連接(eSCO),用于通過允許重新傳輸丟棄的數據包來增強語音質量,用于減少射頻干擾的自適應調頻(AFH),價格低于50RMB

    模塊主要特性如下:

    芯片:BCM43598;

    尺寸:15*13*1.5mm(硬件兼容性好)雙;

    封裝:郵票孔方式LGA-50;

    通信接口:SDIO 3.0 @WiFi(向下兼容SDIO V2.0)、Uart/PCM @BT;

    頻率范圍:ISM2.4G(2.400GHz~2.483GHz)和ISM5G(5.150GHz~5.845GHz);(2402MHz~2480MHz)@BT;

    符合標準:IEEE 802.11a/b/g/n/ac+BT5.0;2x2 MIMO;

    最大速率:867Mbps(2T2R雙通道),實測吞吐量不低于400Mbps;

    供電電壓:DC 3V3@800mA;(VBAT 3.0~3.8V @1200mA Peak、VDDIO 1.7~3.6V、Input -0.5~4.5V;

    天線方式:通過RF天線Pin腳外延;藍牙和WiFi天線共用。

    支持實時雙通道RSDB(Real simultaneous dual-band),可同時雙頻模式(多數雙頻是不能同時支持雙頻,只能分時復用);

    支持雙MAC地址;

    支持同時AP/STA模式;

    操作溫度: -30℃~75℃

    支持系統:Android/Linux;

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