淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展下的三種主流室內(nèi)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。看看市面上款式眾多指紋打卡機(jī)就知道這個(gè)需求有多強(qiáng)烈。

　　不管員工樂(lè)意不樂(lè)意，管理者總是有強(qiáng)烈意愿想要了解其在工作時(shí)間內(nèi)所處的位置。傳統(tǒng)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(shù)據(jù)量小，僅能檢測(cè)上下班的時(shí)間，分析價(jià)值低。另外由于行為數(shù)據(jù)少，數(shù)據(jù)也就容易造假。需要有一種綜合的辦法，簡(jiǎn)單可靠又?jǐn)?shù)據(jù)詳盡，甚至可以根據(jù)位置和時(shí)間數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，評(píng)估員工一天的工作狀態(tài)。

　　在某些特定環(huán)境中監(jiān)測(cè)資產(chǎn)位置的需求同樣強(qiáng)烈！比如說(shuō)一些病房或?qū)嶒?yàn)室，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)找某件儀器設(shè)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(biāo)簽+傳感器+云端定位的模式。電子標(biāo)簽佩戴在被監(jiān)控物上，傳感器感知標(biāo)簽后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上報(bào)具體數(shù)據(jù)至云端，云端完成定位及其后續(xù)業(yè)務(wù)邏輯。

　　定位的基本過(guò)程

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

　　對(duì)于RSSI（Received Signal Strength Indication）和TOA（Time of Arrival）兩種測(cè)距原理的三角計(jì)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(cè)距的的技術(shù)原理：

　　RSSI方式字面上是指根據(jù)測(cè)試信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)確定距離的定位方式， TOA方式指的是根據(jù)傳輸時(shí)延計(jì)算距離的定位方式。

　　1）由于無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸符合衰減公式：

　　所以已知傳感器接收到的信號(hào)強(qiáng)度P0和藍(lán)牙標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度Pd，就可以根據(jù)公司計(jì)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(dá)，也就是說(shuō)根據(jù)傳輸時(shí)延計(jì)算距離的方法，公式如下：

　　ri=（ti-t0）c 根據(jù)被測(cè)試點(diǎn)E到3個(gè)基站的時(shí)間信號(hào)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(hào)頻率越高傳輸中信號(hào)強(qiáng)度越不穩(wěn)定， RSSI值的測(cè)量結(jié)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(cè)距的精度。所以相對(duì)于測(cè)量RSSI來(lái)說(shuō)，TOA方式回避了射頻信號(hào)的穩(wěn)定性問(wèn)題，不會(huì)因?yàn)檎趽醵兓?。比如戴上耳罩，你?tīng)到的聲音音量會(huì)減小，但是只要在一個(gè)范圍內(nèi)，說(shuō)話(huà)的內(nèi)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(biāo)簽移動(dòng)到系統(tǒng)定位完成的時(shí)間）小。當(dāng)前技術(shù)條件下定位時(shí)延藍(lán)牙方式能做到500ms以?xún)?nèi)，UWB可以做到幾個(gè)ms。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)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(nèi)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(guó)內(nèi)興起，但是由于作用距離近（無(wú)源設(shè)備一般在10cm內(nèi)，有源的RFID卡可以提升到幾十米）和天線(xiàn)成本問(wèn)題（遠(yuǎn)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(jié)合特色可以做出類(lèi)似ETC卡那樣的支付場(chǎng)景，我們?cè)谲?chē)輛通道口往往能看到一個(gè)白色的天線(xiàn)盒，當(dāng)車(chē)輛靠近時(shí)候讀取卡內(nèi)數(shù)據(jù)，賬務(wù)扣款并開(kāi)啟閘道。

　　低價(jià)時(shí)髦的藍(lán)牙定位。這個(gè)技術(shù)大約是2年前開(kāi)始在國(guó)內(nèi)興起。由于傳統(tǒng)藍(lán)牙演進(jìn)到低功耗藍(lán)牙（BLE）后，藍(lán)牙標(biāo)簽的信號(hào)發(fā)射電流降低到mA級(jí)，待機(jī)電流uA級(jí)。使用紐扣電池的續(xù)航能力拓展到幾年甚至10年的范疇。以BLE技術(shù)為基礎(chǔ)的iBeacon標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展迅速，各種外形續(xù)航能力的標(biāo)簽市面上都很容易找到，成本也降低到幾十元的程度。

　　標(biāo)簽的普及倒逼感應(yīng)天線(xiàn)的產(chǎn)品化，以至于整體定位平臺(tái)技術(shù)瞬間升溫。當(dāng)前藍(lán)牙技術(shù)陣營(yíng)的活躍也讓使用藍(lán)牙定位的方式很有吸引力?，F(xiàn)在主流的智能終端都支持藍(lán)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(biāo)簽其實(shí)可以被手機(jī)識(shí)別，這樣的功能點(diǎn)可以創(chuàng)造出不少使用上的便利。現(xiàn)在市面上的相關(guān)產(chǎn)品有蝙蝠定位平臺(tái)。

　　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(jù)我們前文介紹的原理。TOA方式的精度相當(dāng)可靠。時(shí)延也短，可以說(shuō)UWB技術(shù)是室內(nèi)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(hào)時(shí)延相當(dāng)短，需要很強(qiáng)的計(jì)算能力跟算法保障精度，所以系統(tǒng)復(fù)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(guó)內(nèi)也有多家公司提供，典型的服務(wù)商如清研訊科。

　　總結(jié)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(duì)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(tái)，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(lán)牙定位方式成本低，標(biāo)簽和傳感器尺寸都不大，部署方便，適應(yīng)于對(duì)于定位結(jié)果要求不高的場(chǎng)景；而UWB適應(yīng)于定位結(jié)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(duì)于人員的監(jiān)控行為總是讓人產(chǎn)生不法或不道德的擔(dān)憂(yōu)。除過(guò)“技術(shù)本身并不可恥”的辯護(hù)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(shí)。經(jīng)過(guò)咨詢(xún)律師，我們得知，針對(duì)工作區(qū)域的監(jiān)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(wèi)生間應(yīng)當(dāng)避免這種監(jiān)控。還有一點(diǎn)需要注意，就是要做到對(duì)于員工行為數(shù)據(jù)的保密和定期銷(xiāo)毀的工作，避免數(shù)據(jù)被用于其余非工作的目的。

　　總結(jié)

　　由于現(xiàn)實(shí)需求中需要定位的場(chǎng)景越來(lái)越多，校園，景區(qū)，獄所，工廠(chǎng)都需要人員定位而牧場(chǎng)需要對(duì)牲畜進(jìn)行定位。各行業(yè)的開(kāi)發(fā)企業(yè)對(duì)于行業(yè)需求比較熟悉，但對(duì)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(chǔ)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(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的特點(diǎn)正確選取適應(yīng)于自身的方案。還有一點(diǎn)，盡量利用現(xiàn)有平臺(tái)性的服務(wù)來(lái)集成，這樣可以更輕松的構(gòu)建符合客戶(hù)需求的定位產(chǎn)品。