 |
來源：物聯傳媒 作者：莫非
去年在對岸中國上海國家會議中心，召開一場 2016全球室內定位產業峰會 。該次峰會匯聚了室內定位行業內的領先企業，以及1000多名行業人士參與，共同探討室內定位技術的應用發展。
同濟大學劉兒兀教授，透過多年在室內定位行業的實踐和研究，並結合近三年微軟大賽的觀察，對目前全球室內定位技術的發展，進行了剖析。
目前的室內定位技術發展，到什麼樣的水準？之後哪些方面，可以做進一步的研發？
目前的室內定位技術發展，到什麼樣的水準？之後哪些方面，可以做進一步的研發？
同室外的GPS、對岸中國北斗一統天下的情況不一樣，室內有各種主流技術，呈現出百花齊放的場景。主要有磁電光聲、WiFi、iBeacon、地磁、超音波，還有超寬頻、可見光、雷射定位技術，以及目前慢慢出現的慣導技術，如PDR。
從這些技術上來看，WiFi、iBeacon、地磁及超音波，是目前手機、Pad可以支援的，而超寬頻、可見光、雷射是需要專用設備，或者硬體來支援的。
目前基於手機，不需要額外的設備，不需要專門的基地台，或者額外的硬體支援的手機定位方式有哪些?
一、目前主流的是WiFi和iBeacon
WiFi和iBeacon兩者，在定位技術上區別不是太大，兩者都是基於信號強度的定位原理。兩種方式一種是路損模型，這兩個技術在進步，WiFi方面是到達時間，或者時間戳方式，基於時間的方式。因為電磁波在空間的傳播的速度，精度會比較準一點。
iBeacon是基於藍牙5.0，主要是是到達角和離開角(音)的方式定位。
iBeacon是基於藍牙5.0，主要是是到達角和離開角(音)的方式定位。
二、地磁
利用天然的地磁場，不同的建築有不同的結構。有大功率的位置，會對地磁場造成一些天然的變形。剛好可以做地磁場的特徵，就像我們的房間一樣，有一些特徵，我們地磁場做完採集後，會做一些處理，把相近或者類似特徵的點去掉。
三、可見光
對於可見光技術，大家聽的比較多的，是飛利浦在歐洲佈了可見光做定位。透過在LED燈，裡面放一些控制模組，使得LED發出很高頻率的閃爍。這種閃爍滿足安全規範，人眼看不到，但是手機攝影機可以捕捉到。
透過燈的閃爍，手機可以捕捉到條紋，條紋可以做編碼，查找雲端資料庫，就可以查找它的位置。首先要看到LED燈，至少看到兩盞，如果手機放在口袋，或者LED被遮掉的場合不太適合。
四、慣導技術
慣導技術是利用慣性傳感器，基本的收集都有的，包括加速度、陀螺儀，把這些數據進行濾波、矯正，獲取的精確的傳感數據，進行航位推算。
目前主流室內定位技術的主要挑戰
前面沒有談到超寬頻，因為手機不支持，接下來我們看一下用手機支持的方式，從精度、佈署、成本上做一些探討。
一、WiFi面臨的挑戰
WiFi目前的話取決於部署的密度。因為WiFi是基礎設施，用作通信目的用的。但是如果用定位的話，靠這種完全是做通信的WiFi佈署是不夠的，充其量只能作為指紋。
WiFi布點採集指紋的方式，分兩種：主動和被動。主動的方式可以用手機直接來計算，通過取得WiFi的信號來算。這種主動的方式有一個問題，蘋果的手機不支持的，蘋果底層的信號強度接口沒有開放，主動的方式只適合安卓的系統。
另外一種方式是被動的。簡單的WiFi的AP不需要提供聯網的功能，可以探測到手機發出來的信號。但是有一些問題，別人沒有經過我們的同意可以掃我的引號，有一些法律上的風險。
WiFi有這兩個問題，主動方式蘋果手機不支援，被動方式有一些法律風險，而且被動的方式的精度，比主動方式精度稍微低一點。目前WiFi取決於佈署的密度，大概是5到10米的範圍是差不多的，8米是比較常見的，也有人通過一些增加的佈署密度，但是會帶來額外的問題，干擾各種現象。
二、iBeacon面臨的挑戰
iBeacon是蘋果推的一個東西，它首先自己的不開放，就用iBeacon的方式。也是用藍牙的，藍牙跟WiFi的區別不是太大，藍牙的iBeacon信號，更穩定，所以說精度會比WiFi稍微高一點，一般3到5米這樣的水準。
但是仍然有很大的問題，就是很多人並不是要把藍牙打開，藍牙並不是一個必備的基礎設施，但是WiFi是，WiFi大家都打開的，藍牙不一定都打開。
三、地磁面臨的挑戰
地磁也有問題的，地磁的話像剛才說的，這個會場可能地磁不同點特徵可以區分出來，但是隔一個會場，可能有一些點跟這裡的點是相近的，地磁也相當做指紋，做地磁有一個關鍵點，你把這些點採集到之後，如何規避、利用這些可能相近的點，不同的算法就有大的區別。
四、超寬頻面臨的挑戰
超寬頻有佈署成本的問題，地磁可以做到幾米的精度，超寬頻UWB的話，它的脈衝寬度很小，第二個脈衝過來之前，不會覆蓋住。超寬頻技術主要問題是需要佈署基地台，而且終端不支持，精度可以達到釐米級，在微軟大賽上我們可以看到，最好的是幾個釐米，8、9個釐米。很多人利用DecaWave開發。
五、可見光定位面臨的挑戰
另外一個可見光，釐米分米量級是可以做的。還有指紋，指紋的問題是需要定時採集，指紋不是不變的，不只採一次，需要後續的更新，所以需要算法來做這件事情。
所以不管是WiFi、iBeacon或者是地磁，因為室內和室外環境不一樣，室內環境相對複雜，不同的商業場所特徵完全不一樣，目前來看單一技術，無法同時滿足這些需要的。
通過微軟大賽看室內定位技術發展趨勢
微軟室內定位大賽，是國際盛名的室內定位大賽，從2014年開始舉辦，每年都會吸引大量的公司，和大學院校團體參加。各個團隊在同一場地，利用自己的技術技能，來達到能力所及的定位精度。
據劉教授對微軟大賽的分析，目前主研的單位有美國、歐洲、俄羅斯、中國的一些單位。2014年的時候WiFi大家不用，慣導逐漸出現，地磁基本上沒有人用，數據融合也基本上沒有人用。其它技術，包括到達時間的、磁發射和接收的技術，而那時美國微軟亞研院到2釐米精度，其次還有美國的Rutgers、牛津大學、德國DFKI。
到2015年的時候，有增加了兩個東西：地磁和數據融合。慣導逐漸被大多數人採用了，也有了多種定位，不管是WiFi、慣導、地磁。數據融合變得重要了，地圖匹配、機器學習慢慢出現。
2016年大家基本上圍繞數據融合來做，各家不同的技術拿到不同的定位精度，包括2016年有地圖匹配，包括有機器學習等。
從三年的大賽，看到需要使用多種定位技術，利用了磁場指紋、WiFi、藍牙、信號強度、可見光、慣導、數據挖掘、機器學習、地圖匹配。
WiFi無線信號有衰落，磁沒有無線那麼衰落，小尺度的會比WiFi好很多。還有用可見光的一些場合，以及機器學習，但機器學習對手機會造成比較大負擔。
劉教授最後總結到，從他們的經驗來看，數據融合的方面效率會更高一點，地圖匹配是對精度有所提高的。
最後，2017蘇州國際物聯網博覽會將於2017年3月29日-31日在蘇州國際博覽中心舉行，將展出無線定位領域產業鏈上下游產品，以及最新的應用解決方案。
同期還有關於無線定位的高峰論壇，和定位領域大咖，探討無線定位的最新發展，與應用趨勢。持續關注，請添加物聯傳媒公眾號：ulinkmedia
沒有留言:
張貼留言