基于無線通信技術的室內智能定位

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1引言

不知道你是否也有這種情況？每一次去商場，最煩惱的除了沒有地方停車之外就是尋找停在地下停車場某處的車，幾乎每一次都是左手拎著一堆東西，右手拿著車鑰匙朝著各個方向試探著打開車鎖，這時候就希望如果能有一個導航幫助找到車該有多好。物聯網時代，全新的生活方式讓我們花費更多的時間在室內。有數據顯示，人們87~90%的時間在室內度過。如今，室內空間越來越大，活動也越來越豐富，人們在室內的時間也隨之能加。由于密閉空間內人的方向感減弱，使得在停車場、商場、醫院等大型室內場所中尋找走散的伙伴、尋找目標商品等行為變得不再那么容易，人們對室內定位需求越來越大。同時，物聯網技術發展迅速，根據Gertner預測，到2020年全球物聯網設備將達到260億個，物聯網市場規模將達到1.9萬億美元，中國作為物聯網發展最具潛力的國家，有望超越美國市場成為世界最大的物聯網市場。作為物聯網發展的底層支撐，室內定位技術顯得愈加重要，我國政府也十分重視室內定位技術的發展。據國際權威機構預測，室內定位服務將成為下一個千億美元級藍海市場。

2無線通信技術介紹

2.1什么是無線通信

無線通信是一種常見的通信方式，主要方式是通過電磁波信號在自由空間內傳輸進而實現信息的交換。如今無線通信已經成為我們生活中重要的組成部分，比如使用手機打電話、發短信、玩游戲等都是使用的無線通信進行的信息傳輸。由于無線通信的傳輸是在自由空間內進行的，無需借助任何物理線路，所以不需要進行大量的鋪設線路、維修線路的工作。相比傳統的有線傳輸方式中檢修、排查故障過程復雜，無線通信在檢測、維修方面更加容易操作，無需到現場處理，只需要遠程診斷即可。需要調整傳輸線路時只需簡單微調即可，而且環境適應能力強。憑借這諸多優勢，近些年在信息通信領域，無線通信技術發展最快、應用最廣。

2.2幾種主流無線通信技術

為適應不同的環境，目前市面上存在著多種無線通訊技術，衛星通信、短波通信、藍牙、無線寬帶（Wi-Fi）、GPRS、EnO-cean等等不一而足，下面將對市面上幾種主流的無線通信技術進行簡單介紹：

2.2.1藍牙（Bluetooth）

1998年5月，東芝、愛立信、IBM、Intel和諾基亞等公司共同提出了一種無線距離數據傳輸技術標準-藍牙。這一傳輸方式相信大家都不陌生，早在很久以前，每臺手機就會配備藍牙功能，供用戶進行點對點或者一點對多點的音頻、視頻、文字等數據傳輸。使用藍牙功能時我們不難發現，短距離內，這種傳輸方式的傳輸速度非?？?，而且不易受到干擾。技術要求在100m范圍內，它的數據傳輸帶寬可達1Mbps。如今藍牙技術被廣泛應用在辦公環境、汽車工業、醫療設備、信息家電等不同情境下，幫助電腦、打印機、傳真機、相機、耳機等各類設備進行數據傳輸。

2.2.2無線寬帶（Wi-Fi）

Wi-Fi在現代生活、工作中不可或缺，無論是人員密集如火車站、咖啡館、商場、餐廳、圖書館、校園內、辦公室等公共場所，還是每個家庭里都基本實現被Wi-Fi覆蓋。其覆蓋半徑可達100m左右，只要用戶的終端機在覆蓋范圍內就可以通過連接Wi-Fi“熱點”上網，并且傳輸速率非?？?，非常適合移動辦公。而且“熱點”發射設備的發射功率約為60~70mW，輻射非常小，人們可以安全上網。

2.2.3GPRS

GPRS(通用無線分組業務)是由中國移動開發運營的一種基于GSM通信系統的無線分組交換技術，傳輸信息時會將數據封裝打包，像郵寄包裹一樣將數據包一個一個地送出去，以方便計費。這種傳輸方式只有在傳輸資料時才會占用頻寬，有效提高了網絡的利用率，便于高速傳輸。使用中國移動網絡的手機上網采用的無線通信方式就是GPRS。

2.2.4EnOcean

EnOcean能使用868MHz，902MHz，928MHz和315MHz四個頻段，還是是世界上唯一一個使用能量采集技術的無線通信方式。EnOcean傳輸系統中的能量采集模塊采集到周圍環境中諸如光、熱、電波、人體動作中釋放的微弱的電力，將這些能量供給超低功耗的無線通訊模塊實現信息的傳輸。這種傳輸方式在室外的傳輸距離是300m，室內的傳輸距離為30m。

2.3比較與選擇

通過前文分析，我們對上面上幾種主流無線通信技術有了一定的了解。藍牙技術具有功耗低且傳輸速率快、建立連接的時間短、穩定性好、安全度高、近距離內傳輸速度快的優點，但連接設備數量相對較少，具有單一連接性；Wi-Fi傳輸范圍廣、速度快、普及應用度高，但功耗大、價格貴且存在一定的安全隱患；GPRS資源利用率高、傳輸速率高、接入時間短，但會出現數據遺失、終端不支持無線終止功能、有延時性；EnOcean功耗低、成本低、掉線率低、工作頻段靈活，但室內傳播距離近、數據信息傳輸速率低、有延時性。介于室內定位的特定環境要求，比較后可知穩定性好、安全度高、傳輸速率快的藍牙技術為最優選擇。

3基于無線通信技術的室內定位原理

隨著多種科學多種技術的綜合發展，室內定位技術正在逐步優化。各類適應不同環境的無線通信室內定位機制有很多，諸如前文中提到的藍牙技術，在目前的室內環境下是比較理想的手段?；跓o線通信技術實現的室內定位，原理看似高深，但其實核心技術只有兩個，即：雙目測距原理及信息融合算法。雙目測距原理隨著生物解剖學的發展，人類逐漸開始對眼睛的功能有了科學的認識。人的眼睛內部結構復雜，是一個高級的天然光通過實驗我們能夠發現，藍牙基站對藍牙標簽的定位效果非常理想，但實驗畢竟是在相對理想的環境下進行的。在實際應用中，目標種類繁多、信號情況復雜，如果想要將該中模式投入到實際應用中還需要進一步改進。比如在某個固定的場所內需要搭建一個平臺，不但提供位置信息，還提供更多產品相關信息。平臺首先對產品類目進行劃分，獲得不同的產品位置后發送位置信息，用戶通過位置信息找到相應產品后展示商品參數等，以供用戶參考。

4結語

在漫長的人類歷史長河中，為了不讓自己在茫茫的大自然中迷失方向，先后發明了各類輔助指引方向的工具，比如指南針、羅盤等。現代生活中，只是指引大概的方向并不足以滿足現代生活的需求。高度城市化的今天，為了暢享豐富的室內活動，在越來越大的室內空間行動自如，室內定位技術給了我們強大的技術支持。在眾多無線通信技術中，藍牙技術拔得頭籌，在室內定位領域擁有絕對的優勢。相信隨著技術的快速發展，室內定位技術必將為我們提供越來越精準的出行體驗。

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作者：姜瑞迪 單位：深圳第二外國語學校