《電子技術(shù)應(yīng)用》
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淺析RFID等定位技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)

2020-04-05
來(lái)源:鴻陸技術(shù)

    當(dāng)今,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷升級(jí)和發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)定位技術(shù)的需求越來(lái)越大了。很多人都知道GPS是非常出名的定位技術(shù),然而他卻很難滿足室內(nèi)定位的需求。當(dāng)前,最普遍的定位技術(shù)有RFID、UWB、WIFI、藍(lán)牙等等。

    RFID定位

    RFID定位的基本原理是,通過(guò)一組鴻陸固定式讀寫器讀取目標(biāo)RFID標(biāo)簽的特征信息(如身份ID、接收信號(hào)強(qiáng)度等),同樣可以采用近鄰法、多邊定位法、接收信號(hào)強(qiáng)度等方法確定RFID電子標(biāo)簽所在位置。RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)通常由RFID電子標(biāo)簽、讀寫器、中間件及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)組成。該系統(tǒng)通過(guò)參考標(biāo)簽和待定標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度RSSI的分析計(jì)算,利用“最近鄰居”算法和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出定位標(biāo)簽的坐標(biāo)。

    優(yōu)勢(shì) :

    1、成本很低,RFID電子標(biāo)簽的成本較低,可以大規(guī)模的部署;

    2、RFID提供有源和無(wú)源兩種方案,無(wú)源方案沒(méi)有供電的問(wèn)題,有源的方案也可以做到功耗極低,可以用紐扣電池持續(xù)數(shù)年的待機(jī)量;

    3、RFID基站設(shè)備相對(duì)豐富,大功率設(shè)備和小功率的讀寫器產(chǎn)品比較多,項(xiàng)目實(shí)施更方便,也更便于維護(hù),適合各種場(chǎng)合的組網(wǎng)。

    

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    缺點(diǎn):

    1、RFID技術(shù)主要用于人員是否存在于某個(gè)區(qū)域的辨識(shí),不能做到實(shí)時(shí)跟蹤;

    2、定位精度由參考標(biāo)簽及超高頻RFID讀寫器的位置和密度決定;

    3、需要達(dá)到同樣的精度要求,RFID讀寫器的部署相對(duì)復(fù)雜,數(shù)量較多。

    應(yīng)用場(chǎng)景:

    RFID讀寫設(shè)備相對(duì)穩(wěn)定,因此在定位領(lǐng)域是應(yīng)用很廣,在物流分揀、監(jiān)獄定位、電瓶車定位、汽車電子車牌定位等有著成熟的應(yīng)用和良好的使用前景。

    UWB定位

    UWB(超寬帶技術(shù))定位過(guò)程中有UWB接收器接收標(biāo)簽發(fā)射的UWB信號(hào),通過(guò)過(guò)濾電磁波傳輸過(guò)程中夾雜的各種噪聲干擾,達(dá)到含有效信息的信號(hào),再通過(guò)中央處理單元進(jìn)行測(cè)距定位計(jì)算分析。采用TDOA算法進(jìn)行定位,UWB定位需要3個(gè)基站的支持。

    優(yōu)勢(shì):

    1、同時(shí)具有實(shí)時(shí)定位和精確定位的雙重優(yōu)點(diǎn);

    2、定位的延遲時(shí)間短,定位精度可以達(dá)到10cm左右;

    3、專用的定位網(wǎng)絡(luò)可靠性高。

    缺點(diǎn):

    1、不能有遮擋無(wú)線電發(fā)射的障礙物,一旦遇到墻體遮擋的情況就需要重新部署。同等面積,房間數(shù)量增加基站用量也將增加;

    2、需要有完善的定位網(wǎng)絡(luò),而且在任何一個(gè)定位點(diǎn)上都需要有3個(gè)定位基站的支持,UWB定位算法是基于三點(diǎn)定位的,如果基站的數(shù)量降低會(huì)大大的影響定位的精度;

    3、UWB定位需要部署定位網(wǎng)絡(luò),所以造價(jià)較高。

    應(yīng)用場(chǎng)景:

    UWB定位主要用于對(duì)流程的實(shí)時(shí)性或者對(duì)精確定位有著比較高要求的行業(yè),比如隧道、化工廠、監(jiān)獄、醫(yī)院、養(yǎng)老院、礦井等行業(yè)。

    藍(lán)牙定位

    藍(lán)牙定位是一種短距離低功耗的無(wú)線傳輸技術(shù),在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn),把網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式,并保證藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)piconet的主設(shè)備,就可以獲得用戶的位置信息。在數(shù)據(jù)包傳輸中加入RSSI(接收信號(hào)強(qiáng)度)機(jī)制,通過(guò)RSSI來(lái)虛擬出產(chǎn)品的大致范圍,再通過(guò)三邊測(cè)量法,實(shí)現(xiàn)相互交集的測(cè)量算法,最終完成室內(nèi)定位。

    優(yōu)點(diǎn):

    1、設(shè)備體積小,易于集成到PDA、PC以及手機(jī)中,容易推廣普及;

    2、藍(lán)牙傳輸不受視距的影響,只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開啟,就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行定位;

    缺點(diǎn):

    1、藍(lán)牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差,受噪聲信號(hào)干擾大;

    2、藍(lán)牙器件和設(shè)備的價(jià)格比較貴,網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的成本較高。

    應(yīng)用場(chǎng)景:

    藍(lán)牙終端以藍(lán)牙手環(huán)比較多,主要是用在商場(chǎng)定位、醫(yī)院定位、物品防丟、shopping mall定位、娛樂(lè)場(chǎng)所定位、微信搖一搖等地方,都屬于非剛性需求。

    WIFI定位

    WIFI定位一般采用“近鄰法”判斷,即最靠近哪個(gè)熱點(diǎn)或基站,即認(rèn)為處在什么位置,如附近有多個(gè)信源,則可以通過(guò)交叉定位(三角定位),提高定位精度。由于WiFi已普及,因此不需要再鋪設(shè)專門的設(shè)備用于定位。用戶在使用智能手機(jī)時(shí)開啟過(guò)WIFI、移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò),就可能成為數(shù)據(jù)源。WIFI定位方法是基于信號(hào)強(qiáng)度的傳播模型法和指紋識(shí)別法。信號(hào)強(qiáng)度的傳播模型法,是指使用當(dāng)前環(huán)境下假設(shè)的某種信道衰落模型,根據(jù)其數(shù)學(xué)關(guān)系估計(jì)終端與已知位置AP間的距離,如果用戶聽到多個(gè)AP信號(hào),就可以通過(guò)三邊定位算法來(lái)獲得用戶的位置信息;指紋識(shí)別法,則是基于WiFi信號(hào)的傳播特點(diǎn),將多個(gè)AP的檢測(cè)數(shù)據(jù)組合成指紋信息,通過(guò)與參考數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)估計(jì)移動(dòng)物體可能的位置。

    優(yōu)勢(shì):

    1、WIFI部署廣泛,對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合,WIFI的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完畢后就可以通過(guò)假設(shè)定位引擎服務(wù)來(lái)開通WIFI定位功能;

    2、可以利用手機(jī)終端,省略了終端部署的成本;

    3、成本低廉,WIFI的芯片模組已經(jīng)在10元左右,WIFI基站和AP的價(jià)格都是百元以內(nèi),而且可以數(shù)據(jù)傳輸和定位的功能,所以能夠滿足低成本大規(guī)模擴(kuò)展的需要。

    缺點(diǎn):

    1、無(wú)論是用于室內(nèi)還是室外定位,WIFI收發(fā)器都只能覆蓋半徑90米以內(nèi)的區(qū)域;

    2、蘋果手機(jī)無(wú)法使用,蘋果沒(méi)有開放相應(yīng)的接口;

    3、WIFI定位對(duì)位置地圖的工作量比較大;

    4、很容易受到其他信號(hào)的干擾,從而影響其精度,定位器的能耗也比較高。

    應(yīng)用場(chǎng)景:

    WIFI定位主要面向低精度場(chǎng)景,比如景區(qū)的定位、大型shopping mall定位、商場(chǎng)定位、娛樂(lè)場(chǎng)所定位、公司的員工WIFI考勤、WIFI簽到、會(huì)展定位等。

    在不同的場(chǎng)景,我們?cè)谶x擇具體的定位技術(shù)時(shí),不光要考慮精度性能,還得考慮成本和功耗。

    

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