統(tǒng)一融合定位在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

唐上昌

摘 要：文章評(píng)述了射頻、藍(lán)牙、WiFi和UWB的室內(nèi)定位技術(shù)，移動(dòng)基站、GPS、北斗的室外定位系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)并介紹了各自應(yīng)用，并針對(duì)統(tǒng)一融合定位在物聯(lián)網(wǎng)中的目的及商業(yè)應(yīng)用展開(kāi)論述。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)定位；室外定位；物聯(lián)網(wǎng)

近幾年，定位技術(shù)在人們的生活中扮演了越來(lái)越重要的角色，從當(dāng)前的實(shí)際情況來(lái)看，利用射頻、WiFi、藍(lán)牙、UMB、移動(dòng)基站、北斗和GPS等進(jìn)行定位的技術(shù)條件愈來(lái)愈穩(wěn)定，如何將室內(nèi)外定位技術(shù)更好的應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)，使其更好地為人們服務(wù)則更加重要。因此著重介紹了室內(nèi)外定位系統(tǒng)的各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用以及室內(nèi)外定位技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的意義。

1 室內(nèi)定位

1.1 基于射頻的室內(nèi)定位技術(shù)

優(yōu)點(diǎn)：相比較于傳統(tǒng)定位技術(shù)，基于射頻的室內(nèi)定位技術(shù)優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：（1）操作采用非接觸式的方式，十分便捷；（2）靈敏度極佳，可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；（3）在復(fù)雜環(huán)境下依然能夠發(fā)揮很好的作用；（4）可以給射頻標(biāo)簽設(shè)定多次不同信息；（5）具有極好的安全性（這是因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)對(duì)算法加密和使用密碼防止射頻標(biāo)簽上保存的信息安全而不被篡改）。

缺點(diǎn)：（1）由于需要定位的標(biāo)簽位置是由附近的標(biāo)簽來(lái)參照其位置，這就說(shuō)需要定位的標(biāo)簽其精度由附近標(biāo)簽決定，但是當(dāng)附近標(biāo)簽無(wú)規(guī)律分布且周?chē)h(huán)境情況也不同時(shí)，是沒(méi)有辦法對(duì)其精確定位的；（2）在定位的精度上存在一個(gè)矛盾，若要獲取高精度，則需要參照的標(biāo)簽也具有高密度，但是這也會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，標(biāo)簽密度太高又會(huì)使得標(biāo)簽間信號(hào)相互干擾，進(jìn)而影響接收效果；（3）由于在對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行定位時(shí)，還應(yīng)獲取兩個(gè)標(biāo)簽間的歐氏距離，但是這樣直接增加了很多沒(méi)用的計(jì)算，使得計(jì)算系統(tǒng)背負(fù)了不必要的負(fù)擔(dān)。

應(yīng)用：將室內(nèi)定位技術(shù)與衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)融合，達(dá)到高速度、高精度、范圍廣的要求。

1.2 基于藍(lán)牙的室內(nèi)定位技術(shù)

基于藍(lán)牙的室內(nèi)定位技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備占用空間小、應(yīng)用范圍大、價(jià)格也很便宜、攜帶方便等，是一種很受歡迎的定位技術(shù)。但是藍(lán)牙技術(shù)也有一些缺點(diǎn)：由于藍(lán)牙定位依賴(lài)于傳輸信號(hào)的強(qiáng)度，這就決定了其傳輸距離不會(huì)太遠(yuǎn)，而且在傳輸時(shí)只能是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，速度也不快，最重要的是信號(hào)易受外界干擾，十分不穩(wěn)定，適用范圍較小。

藍(lán)牙定位技術(shù)應(yīng)用廣泛：如PC、傳真機(jī)、移動(dòng)電話、筆記本電腦和耳機(jī)等。

1.3 基于WiFi的室內(nèi)定位技術(shù)

基于WiFi的室內(nèi)定位技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）連接時(shí)無(wú)須有線，直接采用無(wú)線連接即可，十分方便；（2）該技術(shù)的移植性非常好，適用范圍廣泛，在身份識(shí)別后，即可漫游；（3）對(duì)功的消耗不高，同時(shí)其抗干擾性能很好；（4）該技術(shù)對(duì)人的身體健康影響很??；（5）價(jià)格便宜，可以大面積推廣使用；（6）可以用于室外定位。

但是基于WiFi的室內(nèi)定位技術(shù)同樣也存在一些問(wèn)題：（1）雖然使用方便，但是其設(shè)備價(jià)格還是很高的；（2）這種技術(shù)的特點(diǎn)決定了需要安裝感應(yīng)設(shè)備。

應(yīng)用：基于WiFi的室內(nèi)定位技術(shù)成本較低、操作簡(jiǎn)便而得到了廣泛使用。包括三角定位技術(shù)、WiFi室內(nèi)三維定位技術(shù)、指紋識(shí)別技術(shù)、短程感應(yīng)技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)。

1.4 基于UWB的室內(nèi)定位技術(shù)

超寬帶無(wú)線通信室內(nèi)定位技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：（1）既可以做通信使用，同時(shí)也可以用作定位功能，且定位精度非常高，達(dá)到厘米級(jí)別；（2）穿透性強(qiáng)，很少受到空間環(huán)境限制；（3）功耗很低，傳輸時(shí)的速度很快； （4）由于寬帶寬，功率譜密度不高，使得其信號(hào)具有較強(qiáng)的信號(hào)隱避性；（5）由于UWB發(fā)射的是窄脈沖，在時(shí)間上不是同步的，又是由Rake接收可以充分利用窄脈沖的能量，傳輸距離遠(yuǎn)；（6）空間傳輸容量大，比傳統(tǒng)無(wú)線傳輸系統(tǒng)更強(qiáng)；（7）UWB能減小多路徑傳播時(shí)相互干擾的弊端，本身又具有較寬的寬帶，傳輸時(shí)速度很快；（8）可以實(shí)現(xiàn)多功能融為一體。

應(yīng)用：UWB應(yīng)用范圍很廣，包括：雷達(dá)、多媒體無(wú)線通信、醫(yī)學(xué)應(yīng)用、高精度定位乃至無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等很多地方，前景廣闊，研究?jī)r(jià)值達(dá)。

2 室外定位

2.1 移動(dòng)基站定位技術(shù)

移動(dòng)基站具有以下特點(diǎn)：精度低、定位快、成本低、耗電少、限制少。

應(yīng)用：該定位主要針對(duì)導(dǎo)航終端，更多的是廣大的手機(jī)用戶(hù)。例如一些企業(yè)推出的地圖功能，像谷歌手機(jī)地圖、A-GPS等等都是利用基站定位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2.2 GPS、北斗定位技術(shù)

GPS、北斗定位技術(shù)具有以下特點(diǎn)：精度高、定位慢、成本高、耗電高、限制多。

應(yīng)用：GPS定位技術(shù)空間大地測(cè)量技術(shù)具有重要的支持作用，是最重要的手段之一，在大氣科學(xué)、高精度測(cè)繪和地球科學(xué)等基礎(chǔ)研究亦起到關(guān)鍵作用。

3 室內(nèi)外定位技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是將現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、各種感知技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的集大成，它將眾多應(yīng)用融合并提升到一個(gè)新的階段，實(shí)現(xiàn)人和物智能對(duì)話。物聯(lián)網(wǎng)具有以下三個(gè)特征：首先是其最基本特征，通信和智能識(shí)別，也就是說(shuō)能實(shí)現(xiàn)“物”的自動(dòng)識(shí)別功能，以及M2M的功能；其次是互聯(lián)網(wǎng)特征，它使得物聯(lián)網(wǎng)中的物相互之間聯(lián)通成為現(xiàn)實(shí)；三是智能化特征，物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)自我智能控制，完成自我反饋。

位置信息識(shí)別在移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)中起到支撐作用，已經(jīng)通過(guò)基于天線的定位技術(shù)來(lái)解決，從室外定位的角度說(shuō)，GPS完全達(dá)到了精度要求，無(wú)線蜂窩系統(tǒng)則能滿(mǎn)足基本的低能耗的定位。

應(yīng)用：統(tǒng)一融合定位在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用已十分普遍，涉及到人們生活的各個(gè)方面。在環(huán)境保護(hù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、水系監(jiān)測(cè)、工業(yè)監(jiān)測(cè)、公共安全、智能消防、智能交通以及軍事中的偵查與情報(bào)搜集等很多領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)可以歸結(jié)為三種基本應(yīng)用模式：首先是對(duì)象的智能標(biāo)簽。就是通過(guò)射頻等來(lái)區(qū)分不同的對(duì)象、特定的對(duì)象；其次，環(huán)境監(jiān)控。通過(guò)多類(lèi)型，多分布的傳感器獲取特定對(duì)象的狀態(tài)；三是對(duì)象智能控制。物聯(lián)網(wǎng)可以智能決策，對(duì)對(duì)象的行為進(jìn)行控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著統(tǒng)一融合定位在物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)不斷進(jìn)步，已經(jīng)受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。而物聯(lián)網(wǎng)在無(wú)線通信、環(huán)境感知等方面的技術(shù)，同時(shí)使得智能手機(jī)成為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的基礎(chǔ)計(jì)算平臺(tái)之一。統(tǒng)一融合定位與物聯(lián)網(wǎng)的融合，也必將帶來(lái)新的商業(yè)模式，為人們的生活提供很大方便，今后也必將發(fā)揮相當(dāng)重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]孫瑜，范平志.射頻識(shí)別技術(shù)及其在室內(nèi)定位中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2005，25（5）：1205-1208.

[2]趙銳，鐘榜，朱祖禮，等.室內(nèi)定位技術(shù)及應(yīng)用綜述[J].電子科技，2014，27（3）：154-157.

[3]雷地球，羅海勇，劉曉明.一種基于WiFi的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[C].洛陽(yáng)：第六屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議（HHME2010）.

[4]葛利嘉，朱林，袁曉芳，等譯.超寬帶無(wú)線電基礎(chǔ)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006：1-2，193-196.

[5]周洪波.物聯(lián)網(wǎng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[6]陳荊花，王潔.淺析手機(jī)二維碼在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用及發(fā)展[J].電信科學(xué)，2010（4）：39-43.

[7]李德仁.GPS全球定位系統(tǒng)在航空遙感精確定位中的應(yīng)用[J].環(huán)境遙感，1991，3：216-223.

[8]吳雨航，吳才聰，陳秀萬(wàn)，等.介紹幾種室內(nèi)定位技術(shù)[N].中國(guó)測(cè)繪報(bào)（第3版），2008-01-29.