‧ 怎樣給你和你的資產定個位？談談室內定位技術

 leiphone 郝航

按：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)和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：

 (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：

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P_d，就可以根據公司計算出r。可以直觀的看到下圖

2）TOA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：

 r_i=(t_i-t₀)c 根據被測試點E到3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。

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。

以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。

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。

 R&D on ultra-wideband for a secure smart society

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。

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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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