先科手机定位追踪终端系统 室内定位技术的发展?

                   
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关于室外定位技术发展:

WiFi定位:

在智能手机上,可以通过系统SDK获取到周围各个AP(AccessPoint)发送的讯号硬度RSSI及AP地址,借助RSSI来定位,主要算法为:①三角定位算法,②指纹算法。

三角定位:

假如我们早已晓得了这种AP的位置,我们可以借助讯号衰减模型推算出联通设备距离各个AP的距离,之后依照智能机到周围AP距离画圆,其交点就是该设备的位置。很容易发觉,三角定位算法须要我们提早晓得AP的位置,因而对于环境变化较快的场合不适宜使用。

指纹算法

指纹算法类似于机器学习算法,分为两个阶段:

离线训练阶段

须要室外定位区域界定网格,构建取样点(宽度1~2m),使用wifi接受设备挨个取样点取样,记录该点位置、所获取的RSSI及AP地址,对取样数据进行处理(混频、均值等)。

在线定位阶段

用户持联通设备在定位区域联通,实时获取当前RSSI及AP地址,将该信息上传到服务器进行匹配(匹配算法有NN、KNN、神经网路等)得到计算位置。

·指纹算法相比较三角定位算法精度更高。

·三角定位算法须要提早晓得所有AP的位置。

·指纹算法须要提早勾画一幅讯号Map。

智能手机基于WIFI的室外定位应用,更适宜使用基于RSSI讯号的指纹算法,缘由在于我们不须要提早晓得所有AP的位置,但是指纹算法可以应对AP位置或状态的改变。可以提早将测绘指纹数据库存储到服务器上,联通设备在定位区域将自己得到的周围AP信息实时发送给服务器,由服务器进行匹配并返回座标位置给顾客端。一旦AP状态或位置变化,只须要更新定位区域数据库而并不须要在顾客端做出改变。

WiFi应用场景:WIFI定位适用于在wifi热点较多的地方的定位位置获取,例如城区超市、医院等地方。

设备在开启Wi-Fi的情况下,即可扫描并搜集周围的AP讯号,无论是否加密,是否已联接,甚至讯号硬度不足以显示在无线讯号列表中,都可以获取到AP广播下来的MAC地址,设备将这种才能标识AP的数据发送到位置服务器,服务器检索出每一个AP的地理位置,并结合每位讯号的强弱程度,估算出设备的地理位置并返回到用户设备。

室外定位导航厂商只要能获取认证终端通过Wi-Fi发回的报文,才能实现终端的定位。厂家定位应用采用了基于陌陌轻应用的方式来做定位。这些定位方法的原理是,服务器将认证终端的信息传递给此厂家的本地服务器,完成后端的数据搜集,当某一个终端须要定位时,再匹配无线AP传送的定位报文即可实现。

具体应用中,厂家对于无线AP密度、定位报文具有一定的要求。密度上,厂商要求每位位置周围20米的范围内需要有3个可见无线AP。对于单台覆盖范围较广的无线AP来说,这一密度要求会带来一定的干扰问题,同时无线AP的布署还需考虑建筑格局以及用户对美观度的要求。施行无线布署中先科手机定位追踪终端系统,采用楼梯交错布署的方法、每隔16米左右布署一台无线AP,满足此厂商的要求同时确保用户疗效最优。而对于定位报文的要求,直接在无线AC(无线控制器)后台配置即可。

除此之外,完成后端数据搜集须要做前台数据的订制。当用户完成无线上网认证时,认证服务器将用户名、IP、MAC地址等信息传递给本地的此厂家服务器,认证后的跳转页面则跳转到此厂商认证的页面,将终端MAC地址传递给此厂商,至此即完成了前台信息的搜集。

WiFi定位优势

Ø借助安卓手机的导航导览功能和WiFi定位结合,如超市,机场,停车场,商铺的定位与导航指示。

Ø基于行业的服务。诸如工业上对设备,工具,人员的追踪。医疗上,对医用资产的跟踪。看守所,对人员的跟踪。

Ø将热点和商铺绑定,通过用户端侦看到的MAC地址判断终端的距离因而对终端进行商品营销信息推送。

劣势

Ø指纹定位形式须要定期更新数据库信息,且对确切度要求较高。

Ø其实wifi具备大规模的覆盖,但用在定位上对定位精度要求较高,所以目前的AP布署的密集程度不够。

Øwifi定位的确定在于定位不准,会形成甩尾,致使定位结果的不确切,用户体验疗效太差。

蓝牙定位:

蓝牙定位基于RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication,讯号场强指示)定位原理。依据定位端的不同,蓝牙定位形式分为网路侧定位和终端侧定位。

网路侧定位:网路侧定位系统由终端(手机等带低帧率蓝牙的终端)、蓝牙beacon节点,蓝牙网段、局域网及前端数据服务器构成。

1)首先在区域内铺装beacon和蓝牙网段。

2)当终端步入beacon讯号覆盖范围,终端能够感应到beacon的广播讯号,之后测算出在某beacon下的RSSI值通过蓝牙网段经过wifi网路传送到前端数据服务器,通过服务器外置的定位算法测算出终端的具体位置。

终端侧定位系统由终端设备(如嵌入SDK软件包的手机)和beacon组成。

1)首先在区域内铺装蓝牙信标。

2)beacon不断的向周围广播讯号和数据包

3)当终端设备步入beacon讯号覆盖的范围,测出其在不同基站下的RSSI值,之后再通过手机外置的定位算法测算开具体位置。

TOA算法:主要是依据检测接收讯号在基站和联通台之间的抵达时间,之后转换为距离,因而进行定位。该方式起码须要三个基站,能够估算目标的位置(三个圆相交一点),如右图;

AOA算法:主要是检测讯号联通台和基站之间的抵达角度,以基站为起点产生的射线必经过联通台,两条射线的交点即为联通台的位置。该方式只需两个基站就可以确定MS的恐怕位置(两条直线相交于一点)如右图;

终端侧定位通常用于室外定位导航,精准位置营销等用户终端;而网路侧定位主要用于人员跟踪定位,资产定位及客流剖析等情景之中。蓝牙定位的优势在于实现简单,定位精度和蓝牙信标的铺装密度及发射功率有密切关系。而且十分节电,可通过深度睡眠、免联接、协议简单等方法达到节电目的。

蓝牙网段和蓝牙Beacon的应用是目前比较广泛的两个室外定位方案。

蓝牙网段方案:

首先,当蓝牙设备步入某个蓝牙网段的范围,和蓝牙网段的蓝牙部份进行联接,并传输当前数据;

第二,蓝牙网段的蓝牙部份接收到数据,和WiFi模块通过并口联接并传输数据;

第三,蓝牙网段WiFi部份通过无线路由器将数据上传到服务器,并对当前的情况进行控制更改;

第四,服务器经过估算和剖析将蓝牙设备的定位信息在后端显示,控制指令也可通过服务器传给蓝牙网段的WiFi,WiFi传输给蓝牙,蓝牙传输给蓝牙设备实现控制。

蓝牙网段最常用的功能就是进行反向定位。同时,还可以将蓝牙网段的扫描范围标记为安全区域,一旦Beacon设备离开安全范围,便能触发后台的安全报案,实现位置追踪的目的(这也是实现安全看护和物资管理的关键)。

蓝牙Beacon方案:

首先在须要定位的区域内铺装蓝牙Beacon信标,通常起码须要铺装3个蓝牙Beacon信标(由于定位算法要求起码晓得三个点的RSSI值能够确切地估算定位);

第二,蓝牙Beacon信标会每隔一定的时间广播一个数据包到周围;

第三,当终端设备步入蓝牙Beacon的讯号覆盖范围内,蓝牙主机在执行扫描动作时,会间隔地接收到蓝牙Beacon广播下来的数据包;

第四,在蓝牙主机接收到的广播包时,会显示该广播包来自于哪一个蓝牙Beacon从机的MAC地址和当前的接收发送讯号硬度指示值RSSI;

第五,RSSI值是确定蓝牙主机位置和蓝牙Beacon之间远近距离的根据;

最后,通过外置的定位算法,以及和地图引擎数据库的交互,就可以测算出蓝牙主机当前的具体位置。

蓝牙Beacon最常用的功能就是室外定位,将Beacon节点布在适当的位置,再配合APP应用,可以很便捷地应用在室外导航、人流剖析、物品跟踪等所有与人在室外流动相关的活动之中。

蓝牙应用场景:诊所、商场、学校

室外定位包括个人卧室、餐厅、活动室、走廊等区域。针对室外区域可以将iBeacon安装在墙顶,其中走廊处每8米部暑一个iBeacon,卧室内面积大于50平米的,每位卧室安装一个iBeacon,面积较大的卧室,可以安装多个iBeacon。定位标签通过接收周边iBeacon的讯号,可实现3-6米精度的定位,并可分辨不做爱间及楼层,依据设备与节点间的几何关系确定设备位置。

系统构成:

iBeacon:通常部暑在建筑物室外楼顶,作为定位基础网路设施;

定位标签(腕带、卡片等):接收iBeacon讯号,将讯号检测结果通过WLAN技术进行回传;

基站:与标签通讯,将信息回传至服务器;定位引擎服务器:解算标签的位置;

地图服务器:提供室外地图信息,采用云布署模式;

手机APP:可通过手机获取相关位置服务;

PC后台:在后台查询详尽位置及信息。

蓝牙定位优势:

Ø定位偏差较小,成本低适宜室外定位。

Ø被定位追踪的蓝牙信标设备,具有容积小、工作时间长的特性。

Ø蓝牙设备容积小、易于集成在PDA、PC以及手机,以便推广。

劣势

Ø须要大面积普通蓝牙iBeacon设备,

UWB定位:

超宽带技术是一种全新的、与传统通讯技术有极大差别的通讯新技术。它不须要使用传统通讯体制中的扩频,而是通过发送和接收具有毫秒或微秒级以下的极窄脉冲来传输数据,因而具有GHz量级的带宽。

TOF算法:该技巧属于单向测距技术,借助数据讯号在一对收发机之间往返的飞行时间来检测两点间的距离。将发射端发出数据讯号和接收到接收端应答讯号的时间间隔记为Tt,接收端收到发射端的数据讯号和发出应答讯号的时间间隔记为Tr,如右图所示。讯号在这对收发机之间的双向飞行时间Tf=(Tt-Tr)/2,则两点间的距离d=c*Tf,其中c表示电磁波传播速率。

TDOA算法:TDOA定位算法是一种借助时间差进行定位的方式先科手机定位追踪终端系统,通过检测讯号达到基站的时间,可以确定讯号源的距离,借助讯号源到多个无线电检测站的距离(以无线电基站为中心,距离为直径作圆),才能确定讯号的位置。并且绝对时间通常比较难检测,通过比较讯号抵达多个基站的时间差,才能作出以检查站为焦点、距离差为长轴的双曲线的交点,该交点即为讯号的位置。(三个双曲线凝聚一个交点)

WiFi、蓝牙、UWB定位优劣势对比;

名称WiFi蓝牙UWB

传输速率

11-54Mbps

1Mbps

53-480Mbps

通讯距离

10-200m

10m-100m

0.1-400m

频段

2.4GHz

2.4GHz

3.1GHz-10.6GHz

安全性

帧率

10-50mA

20mA

10-50mA

成本

25$

2-5$

20$

主要应用

无线上网、PC、智能家饰

车辆、IT、医疗、通信

人员定位、矿井汽车定位、叉车定位


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