淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展下的三種主流室內定位技術(shù)

　　工作人員以及資產(chǎn)的管理一直是辦公場(chǎng)景中避不開(kāi)的問(wèn)題?？纯词忻嫔峡钍奖姸嘀讣y打卡機就知道這個(gè)需求有多強烈。

　　不管員工樂(lè )意不樂(lè )意，管理者總是有強烈意愿想要了解其在工作時(shí)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(dòng)行為，收集到的數據量小，僅能檢測上下班的時(shí)間，分析價(jià)值低。另外由于行為數據少，數據也就容易造假。需要有一種綜合的辦法，簡(jiǎn)單可靠又數據詳盡，甚至可以根據位置和時(shí)間數據來(lái)進(jìn)行數據分析，評估員工一天的工作狀態(tài)。

　　在某些特定環(huán)境中監測資產(chǎn)位置的需求同樣強烈！比如說(shuō)一些病房或實(shí)驗室，經(jīng)常會(huì )出現找某件儀器設備的情況。其實(shí)跟上一個(gè)場(chǎng)景很像，如果抽象一下，核心其實(shí)都是電子標簽+傳感器+云端定位的模式。電子標簽佩戴在被監控物上，傳感器感知標簽后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上報具體數據至云端，云端完成定位及其后續業(yè)務(wù)邏輯。

　　定位的基本過(guò)程

　　一般情況下，根據無(wú)線(xiàn)技術(shù)完成測距，就可以根據已知點(diǎn)BS1，BS2，BS3的坐標以及測距完成后確定的r1，r2，r3值求得被測試點(diǎn)E點(diǎn)的位置。這種過(guò)程叫三角計算。

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

　?。ㄈ嵌ㄎ辉韴D）

　　不一樣的地方就是測距的的技術(shù)原理：

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

　　1）由于無(wú)線(xiàn)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和藍牙標簽發(fā)射的信號強度Pd，就可以根據公司計算出r?？梢灾庇^(guān)的看到下圖

　　2）TOA方式字面上就是說(shuō)時(shí)間抵達，也就是說(shuō)根據傳輸時(shí)延計算距離的方法，公式如下：

　　ri=（ti-t0）c 根據被測試點(diǎn)E到3個(gè)基站的時(shí)間信號延時(shí)，乘以光速就可以得到距離r。

　　眾所周知，由于傳輸或器件原因，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(jīng)常會(huì )無(wú)端變化，可以解釋為噪聲，這個(gè)噪聲會(huì )影響測距的精度。所以相對于測量RSSI來(lái)說(shuō)，TOA方式回避了射頻信號的穩定性問(wèn)題，不會(huì )因為遮擋而變化。比如戴上耳罩，你聽(tīng)到的聲音音量會(huì )減小，但是只要在一個(gè)范圍內，說(shuō)話(huà)的內容都能正確解碼。所以采用TOA方式的UWB技術(shù)定位精度高，時(shí)延（從標簽移動(dòng)到系統定位完成的時(shí)間）小。當前技術(shù)條件下定位時(shí)延藍牙方式能做到500ms以?xún)?，UWB可以做到幾個(gè)ms。

　　隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，當前市面上大致能看到下面這3種主流技術(shù)。

　　三大主流室內定位技術(shù)

　　忠厚持重的RFID技術(shù)。這個(gè)技術(shù)大致于5年前在國內興起，但是由于作用距離近（無(wú)源設備一般在10cm內，有源的RFID卡可以提升到幾十米）和天線(xiàn)成本問(wèn)題（遠距離的天線(xiàn)成本大約在1000-2000RMB），基本上處于叫好不叫座的境地。但是RFID技術(shù)帶有一個(gè)加密的屬性，天生防偽。結合特色可以做出類(lèi)似ETC卡那樣的支付場(chǎng)景，我們在車(chē)輛通道口往往能看到一個(gè)白色的天線(xiàn)盒，當車(chē)輛靠近時(shí)候讀取卡內數據，賬務(wù)扣款并開(kāi)啟閘道。

　　低價(jià)時(shí)髦的藍牙定位。這個(gè)技術(shù)大約是2年前開(kāi)始在國內興起。由于傳統藍牙演進(jìn)到低功耗藍牙（BLE）后，藍牙標簽的信號發(fā)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年的范疇。以BLE技術(shù)為基礎的iBeacon標簽標準的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展迅速，各種外形續航能力的標簽市面上都很容易找到，成本也降低到幾十元的程度。

　　標簽的普及倒逼感應天線(xiàn)的產(chǎn)品化，以至于整體定位平臺技術(shù)瞬間升溫。當前藍牙技術(shù)陣營(yíng)的活躍也讓使用藍牙定位的方式很有吸引力?，F在主流的智能終端都支持藍牙協(xié)議，所以使用這種方式其實(shí)有一個(gè)附加的好處——標簽其實(shí)可以被手機識別，這樣的功能點(diǎn)可以創(chuàng )造出不少使用上的便利?，F在市面上的相關(guān)產(chǎn)品有蝙蝠定位平臺。

　　高富帥的UWB（Ultra Wideband）技術(shù)。這個(gè)技術(shù)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(shí)延也短，可以說(shuō)UWB技術(shù)是室內定位界的高富帥了。成為高附加值場(chǎng)景里的不二之選。但是事物總是有其兩面性。由于光速傳播的無(wú)線(xiàn)電信號時(shí)延相當短，需要很強的計算能力跟算法保障精度，所以系統復雜度也高，動(dòng)輒近萬(wàn)元的傳感器網(wǎng)絡(luò )也常常讓普通場(chǎng)景高攀不起。UWB技術(shù)國內也有多家公司提供，典型的服務(wù)商如清研訊科。

　　總結一下。由于RFID的天線(xiàn)尺寸比較大，部署起來(lái)不方便，也不美觀(guān)。所以我們敘述的對于人員和資產(chǎn)管理的定位支持不大匹配。前些年，后面兩種技術(shù)還未產(chǎn)生，曾經(jīng)有過(guò)大量的關(guān)于RFID定位的實(shí)施方案出臺，但實(shí)施部署的不多，近些年已經(jīng)基本被第一線(xiàn)甩開(kāi)；藍牙定位方式成本低，標簽和傳感器尺寸都不大，部署方便，適應于對于定位結果要求不高的場(chǎng)景；而UWB適應于定位結果要求高且高附加值的定位場(chǎng)景。

　　技術(shù)本身并不可恥

　　技術(shù)歸技術(shù)，對于人員的監控行為總是讓人產(chǎn)生不法或不道德的擔憂(yōu)。除過(guò)“技術(shù)本身并不可恥”的辯護外，有必要厘清一下事實(shí)的真相，順便替行業(yè)企業(yè)普及一下法律常識。經(jīng)過(guò)咨詢(xún)律師，我們得知，針對工作區域的監控行為本身并不違法，但是作為管理者首先有告知的義務(wù)，需要告知員工這樣的管理尺度。

　　另外非公共場(chǎng)合，比如更衣室，衛生間應當避免這種監控。還有一點(diǎn)需要注意，就是要做到對于員工行為數據的保密和定期銷(xiāo)毀的工作，避免數據被用于其余非工作的目的。

　　總結

　　由于現實(shí)需求中需要定位的場(chǎng)景越來(lái)越多，校園，景區，獄所，工廠(chǎng)都需要人員定位而牧場(chǎng)需要對牲畜進(jìn)行定位。各行業(yè)的開(kāi)發(fā)企業(yè)對于行業(yè)需求比較熟悉，但對于定位技術(shù)比較陌生。好在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展下以位置為基礎的服務(wù)已經(jīng)逐步普遍。希望通過(guò)上文介紹，各行業(yè)開(kāi)發(fā)企業(yè)可以根據應用場(chǎng)景的特點(diǎn)正確選取適應于自身的方案。還有一點(diǎn)，盡量利用現有平臺性的服務(wù)來(lái)集成，這樣可以更輕松的構建符合客戶(hù)需求的定位產(chǎn)品。