cookieOptions = {...}; ‧ 怎樣給你和你的資產定個位?談談室內定位技術 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

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2016年5月25日 星期三

 leiphone 郝航

:本文作者郝航,北京四月兄弟科技有限公司總經理。

工作人員以及資產的管理,一直是辦公場景中避不開的問題。看看市面上款式眾多指紋打卡機就知道這個需求有多強烈。

不管員工樂意不樂意,管理者總是有強烈意願,想要瞭解其在工作時間內所處的位置。傳統打卡或者指紋打卡的方式依靠員工主動行為,收集到的數據量小,僅能檢測上下班的時間,分析價值低。另外由於行為數據少,數據也就容易造假。需要有一種綜合的辦法,簡單可靠又數據詳盡,甚至可以根據位置和時間數據來進行數據分析,評估員工一天的工作狀態。


在某些特定環境中監測資產位置的需求同樣強烈!比如說一些病房或實驗室,經常會出現找某件儀器設備的情況。其實跟上一個場景很像,如果抽象一下,核心其實都是電子標籤+傳感器+雲端定位的模式。電子標籤佩戴在被監控物上,傳感器感知標籤後通過互聯網上報具體數據至雲端,雲端完成定位及其後續業務邏輯。

定位的基本過程

一般情況下,根據無線技術完成測距,就可以根據已知點BS1,BS2,BS3的坐標,以及測距完成後確定的r1,r2,r3值,求得被測試點E點的位置。這種過程叫三角計算

對於RSSI(Received Signal Strength Indication)TOA(Time of Arrival)兩種測距原理的三角計算過程都是一樣的,都是基於平面解析幾何的公式:

怎样给你和你的资产定个位?谈谈室内定位技术
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 (三角定位原理圖)

不一樣的地方就是測距的的技術原理:

RSSI方式字面上是指根據測試信號場強確定距離的定位方式, TOA方式指的是根據傳輸時延計算距離的定位方式

1)由於無線信號傳輸符合衰減公式:怎样给你和你的资产定个位?谈谈室内定位技术

所以已知傳感器接收到的信號強度P0和藍牙標籤發射的信號強度Pd,就可以根據公司計算出r。可以直觀的看到下圖

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2TOA方式字面上就是說時間抵達,也就是說根據傳輸時延計算距離的方法,公式如下:

 ri=(ti-t0)c 根據被測試點E3個基站的時間信號延時,乘以光速就可以得到距離r

眾所周知,由於傳輸或器件原因,信號頻率越高傳輸中信號強度越不穩定, RSSI值的測量結果經常會無端變化,可以解釋為噪聲,這個噪聲會影響測距的精度。所以相對於測量RSSI來說,TOA方式回避了射頻信號的穩定性問題,不會因為遮擋而變化。

比如戴上耳罩,你聽到的聲音音量會減小,但是只要在一個範圍內,說話的內容都能正確解碼。所以採用TOA方式的UWB技術定位精度高,時延(從標籤移動到系統定位完成的時間)小。當前技術條件下定位時延藍牙方式能做到500ms以內,UWB可以做到幾個ms


隨著物聯網技術的發展,當前市面上大致能看到下面這3種主流技術。

三大主流室內定位技術

忠厚持重的RFID技術。這個技術大致於5年前在市場上興起,但是由於作用距離近(無源設備一般在10cm內,有源的RFID卡可以提升到幾十米)和天線成本問題(遠距離的天線成本大約在1000-2000RMB),基本上處於叫好不叫座的境地。

但是RFID技術帶有一個加密的屬性,天生防偽。結合特色可以做出類似ETC卡那樣的支付場景,我們在車輛通道口往往能看到一個白色的天線盒,當車輛靠近時候讀取卡內數據,賬務扣款並開啓閘道。


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低價時髦的藍牙定位這個技術大約是2年前開始在市場上興起。由於傳統藍牙演進到低功耗藍牙(BLE)後,藍牙標籤的信號發射電流降低到mA級,待機電流uA級。使用紐扣電池的續航能力,拓展到幾年甚至10年的範疇。


BLE技術為基礎的iBeacon標籤標準的產業化進展迅速,各種外形續航能力的標籤市面上都很容易找到,成本也降低到幾百元的程度。
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標籤的普及倒逼感應天線的產品化,以至於整體定位平台技術瞬間升溫。當前藍牙技術陣營的活躍,也讓使用藍牙定位的方式很有吸引力。現在主流的智慧終端都支持藍牙協議,所以使用這種方式其實有一個附加的好處——標籤其實可以被手機辨識,這樣的功能點可以創造出不少使用上的便利。現在市面上的相關產品有蝙蝠定位平台。

高富帥的UWB(Ultra Wideband)技術。這個技術也是這幾年逐步興起的。根據我們前文介紹的原理。TOA方式的精度相當可靠。時延也短,可以說UWB技術是室內定位界的高富帥了。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。由於光速傳播的無線電信號時延相當短,需要很強的計算能力跟算法保障精度,所以系統複雜度也高,動輒近萬元的傳感器網路,也常常讓普通場景高攀不起。UWB技術市場上也有多家公司提供。

總結一下。由於RFID的天線尺寸比較大,部署起來不方便,也不美觀。所以我們敘述的對於人員和資產管理的定位支持不大匹配。前些年,後面兩種技術還未產生,曾經有過大量的關於RFID定位的實施方案問世,但實施佈署的不多,近些年已經基本被第一線甩開;藍牙定位方式成本低,標籤和傳感器尺寸都不大,佈署方便,適應於對於定位結果要求不高的場景;而UWB適應於定位結果要求高且高附加值的定位場景。

技術本身並不可恥

技術歸技術,對於人員的監控行為,總是讓人產生不法或不道德的擔憂。除過「技術本身並不可恥」的辯護外,有必要釐清一下事實的真相,順便替行業企業普及一下法律常識。經過咨詢律師,我們得知,針對工作區域的監控行為本身並不違法,但是作為管理者首先有告知的義務,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,衛生間應當避免這種監控。還有一點需要注意,就是要做到對於員工行為數據的保密,和定期銷毀的工作,避免數據被用於其餘非工作的目的


總結

由於現實需求中,需要定位的場景越來越多,商場、校園、景區、獄所、工廠都需要人員定位,而甚至是牧場也需要對牲畜進行定位。


各行業的開發企業對於行業需求比較熟悉,但對於定位技術比較陌生。好在物聯網技術發展下,以位置為基礎的服務已經逐步開啟認知。




希望通過上文介紹,各行業開發廠商可以根據應用場景的特點,正確選取適應於自身的方案。還有一點,盡量利用現有平台性的服務來整合,這樣可以更輕鬆的構建符合客戶需求的定位產品。

                                                                                                                                                                                                                            

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