五大定位技术的优劣势对比

油料监控| 2021-05-27

随着科技发达、时代的变化,迎来了智慧工厂革新,但智慧工厂首要面临的是人员安全问题,比如矿井、化工厂、发电厂等危险品生产企业里,为了避免人员安全事故的出现,各家企业都逐步装备了人员定位系统。对于人员的定位技术可谓是种类繁多,但是各技术之间还是有不小的差别。在室外可以利用GPS对人员进行定位,但是在室内GPS信号由于建筑物的遮挡、钢筋水泥对信号的干扰、定位精度不高等因素使其无法正常使用。下面我们来看一下常用技术的优劣势对比:

无线定位技术的对比分析.jpg

1、WI-FI技术(功耗高、稳定性差)

Wi-Fi定位应用采用在区域内安置无线基站,根据待定位Wi-Fi设备的信号特征,结合无线基站的拓扑结构,综合确定待定位Wi-Fi设备的坐标。Wi-Fi定位技术便于利用现有的无线设备实现定位功能,但由于Wi-Fi的安全性较差,功耗较高,频谱资源已趋近饱和,因此,不利于终端设备的长期携带和大规模应用。

2、ZIGBEE定位技术(定位精度差)

Zigbee是IEEE802、15、4协议的代名词。它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。Zigbee设备部署成本高周期长,部分需要外接电源,需要在厂房内大量弱电施工,如出现燃烧、爆炸类事故导致工厂区断电则系统彻底瘫痪,定位精度区间级十米至数十米难以实现地理围栏功能。

3、射频识别RFID技术(只能实现区域定位)

它是利用电磁感应原理,通过无线激发近距离无线标签,实现信息读取的技术。射频识别距离从几厘米到十几米。RFID用于人员定位的典型应用来自人员考勤系统的拓展,主要进行人员是否存在于某个区域的辨识,不能做到实时跟踪,并且定位应用还没有标准的网络体系,因此,不适用于大型设备的巡检,人员安全的确认等用途。

4、UWB技术(成本高、精度好)

UWB(UltraWideband)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,通常利用TDoA(到达时间差)和ToF(时间到达)算法实现人员或物品位置的信息。此外,对所需定位的物品或人员UWB技术需要铺设基站和佩戴标签。UWB技术zui高可实现厘米级的定位水平,但是定位成本很高,适用于定位面积小,高经济附加值的行业,在工厂领域动辄大几百万的投入,和对人的厘米级定位有点“大才小用”。

5、蓝牙技术(适用于人员定位区域)

蓝牙定位基于RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication,信号场强指示)定位原理。根据定位端的不同,蓝牙定位方式分为网络侧定位和终端侧定位。网络侧定位系统由终端(手机等带低功耗蓝牙的终端)、蓝牙beacon节点,蓝牙网关线局域网及后端数据服务器构成。其具体定位过程是:首先在区域内铺设beacon和蓝牙网关。当终端进入beacon信号覆盖范围,终端就能感应到beacon的广播信号,然后测算出在某beacon下的RSSI值通过蓝牙网关经过wifi网络传送到后端数据服务器,通过服务器内置的定位算法测算出终端的具体位置。

针对项目现场复杂的环境,创造性地把蓝牙定位方式进行升级:

第一,把单点感应定位、两点直线定位和三点平面定位进行整合,根据基站所处位置的不同,调整定位策略,确保复杂环境下的定位效果。

第二,系统不单纯依靠RSSI信号值进行处理,同时利用先进的飞行时间算法(TDoA)对信号进行优化处理,使无线信号最大程度不受外界因素的干扰。