建筑室内人员定位怎么做的几个方法

anfangtd · 发表于 2022-3-18 12:00:23

   谈到人员室内定位，很多人不了解定位技术在人工智能领域中有什么应用，那就让鹏小智来归纳几个应用场景。

智慧商超

      提升消费者购物体验：对于消费者来说，通过室内定位技术，为广大手机用户提供精准的商品推送、定位导航、停车场反向寻车等服务。

      优化经营活动：对于商超经营者来说，通过室内定位技术，为其提供了位置大数据商业分析工具，来优化其经营活动，在为消费者提供精准的商场定位、导航、导购服务的同时，为商场提供客流动线、停留时长、到访频次等分析核心信息，动态模拟商场的业态规划和布局调整后带来的人流及销售收入的变化等。

智能制造:

      人员高效管理：基于对人员的实时定位数据，进行人员考勤、工时统计、到岗/离岗等工作状态的管理等。

      物资物料追踪定位：通过采用室内定位技术，实现对每个产品生产流转过程的全程追溯及作业过程的高度透明化，规范作业流程的同时，大幅提高作业效率。

电力能源

      提升安全监管可靠性：根据不同工作人员进行进出区域权限设置，并结合电子围栏，避免人员误入禁区导致安全事故，设置超时告警以及紧急救援功能，实现事前预防警告、事后及时察觉并实时救援。

医疗养老

      医疗机构导航：医院楼层多诊室多，病人或者探视人员可以通过室内导航服务进行路线导航指引，快速找到对应的诊室或者病房，节约时间。

      特殊人群定位监测与及时护理：通过精神病人、突发病患者、新生婴儿等佩戴具有测量体温、心率等临床基础生命体征的定位腕带，并在系统平台上实时显示，实现体征数据观察、分析及超阀值报警功能；可随时查看与追踪，实现对特殊人群监测以及护理。

博物展览

      智能导航导览：在大型展览馆及博物馆中为参观者提供智能导航及导览服务，帮助参观者合理规划参观路线，并找到自己想要参观或欣赏的展品，同时根据参观者的位置，提供展品语音解说，为参观者提供导览服务。

      既然人员定位表现这么优秀，那么哪些定位技术最优秀呢？请看下文。

室内定位技术大PK

      GNSS卫星导航系统等传统GPS定位方式，在室内环境存在较大的局限，无法满足各行各业的室内应用的需求，各种室内定位技术如雨后春笋般涌现，百花齐放。目前主流的几种室内定位技术有蓝牙定位、蜂窝定位、UWB定位、WIFI定位、SLAM定位等。本文主要针对上述几种技术进行大致的概念描述。

1、蓝牙定位技术

      蓝牙技术是一种短距离的无线通信技术，由于蓝牙技术发展迅速，蓝牙模块产业链成熟，发展出不少利用蓝牙技术的定位方案。常规的蓝牙定位方案包括：传统蓝牙iBeacon定位；蓝牙网关定位和蓝牙AoA定位，前两者都是根据接收的信号强度配合算法计算出蓝牙终端到iBeacon或蓝牙定位网关的粗略距离，定位精度不高。而蓝牙AoA定位方案则是通过蓝牙定位基站使用天线阵列接收蓝牙信号，计算出蓝牙信号到达角。基站将数据回传到服务器，服务器利用已知的蓝牙定位基站高度h和到达角AoA计算出蓝牙终端的位置。一个蓝牙定位基站即可定位蓝牙终端，采用多个蓝牙定位基站联合定位则可以获取更好的定位效果，定位精度可以到20~30厘米。

小科普：

      AoA 是Angle-of-Arrival的缩写中文解释为到达角度测距，是基于信号到达角度的定位算法是一种典型的基于测距的定位算法，通过硬件设备感知发射节点信号的到达方向，计算接收节点和锚节点之间的相对方位或角度，然后再利用三角测量法或其他方式计算出未知节点的位置。

2、蜂窝定位技术

      由于运营商的蜂窝网络规模大、覆盖广，为蜂窝网络进行定位应用奠定了较好的基础。随着蜂窝网络不断的技术革新，运营商在蜂窝网络的定位技术上也进行了大量的尝试，蜂窝定位技术是一种简单的定位技术，方案简单，适用性广，但精度较差。使用信道探测参考信号进行定位，在基站密集部署的情况下，定位精度在5-10米左右。然而随着商用5G的全面普及以及RTT、TDOA(OTDOA/UTDOA)、AoA/AoD等技术的加持下，蜂窝技术的定位精度有望进一步提高。

3、UWB定位技术

      UWB(Ultra Wideband)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。UWB信号的频率高，功耗低，多径分辨能力强，对信道衰落不敏感，这些特性特别适合UWB技术在室内定位领域的应用，是UWB定位技术精度较高的基础条件。

      在定位区域内固定位置部署UWB定位微基站，UWB定位微标签主动发送UWB超窄脉冲。定位系统基于UWB信号进行位置分析计算，UWB定位技术中常用的定位算法有TOF、TDOA等。UWB定位技术的精度较高，稳定性高，同时成本也比较高，定位精度一般在30-50厘米范围。

又是小科普：

      ToF是Time of Flight的缩写，直译为飞行时间，通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测这些发射和接收光脉冲的飞行（往返）时间来得到目标物距离。

TDOA是Time Differenceof Arrival的缩写，一般解释为到达时间差，通过测量信号到达监测站的时间，可以确定信号源的距离。利用信号源到各个监测站的距离(以监测站为中心，距离为半径作圆)，就能确定信号的位置。

4、WIFI定位技术

      Wi-Fi作为主要的网络通讯技术之一，已经普遍存在于人们的生活中。同时，它也作为一个定位技术被广泛使用。Wi-Fi的定位应用以前主要有两种方式：Wi-Fi指纹库定位和Wi-Fi基站定位，这两种方式定位精度和稳定性普遍不高，建筑物、人体都会影响定位的准确性，定位精度一般在5-20米范围。

      随着Wi-Fi技术的不断进步，特别是WiFi5和WiFi6技术成熟，Wi-Fi作为定位技术有了新的突破，其中两个精度达到亚米级的定位技术开始进入实际应用中：

      Wi-Fi 信号到达角度（AoA）技术：与蓝牙AoA定位一样采用AoA技术在信号接收端使用特殊设计的天线阵列，利用无线波形的相差计算出信号到达角度。当多个基站一起使用时，通过三角定位的方式估算出设备位置。在实际应用中，WiFi6 AoA的角度精度可以达到1度，实现亚米级定位。AoA技术只需基站或设备中的一方支持天线阵列，另一方无需硬件或软件调整，非常适合对种类繁多的智能手机，无线笔记本，和Wi-Fi 物联网设备提供跟踪定位。

      Wi-Fi信号飞行时间（TOF）技术：TOF技术通过获取无线信号传播时间来估算无线基站和设备间的距离。随着WiFi6的普及，Wi-Fi通讯频道的频宽可以达到160Mhz，使得该技术的理论精度达到1米，多个TOF基站即可提供厘米级或亚米级精度的定位。

      随着Wi-Fi技术的发展，这些定位技术性能还将不断提升，硬件成本不断降低，使Wi-Fi定位继续成为一个重要的无线定位手段。

5、SLAM定位

      SLAM（simultaneous localization and mapping）同时定位与地图构建技术，概念始于上个世纪九十年代，SLAM技术研究运动体在陌生环境中同时完成定位与地图构建的工作。SLAM技术能同时解决定位与地图构建的工作，对于陌生环境的初次探索极为高效，但SLAM技术的要求也导致技术实现较为复杂，需要多学科交叉应用才能取得较为理想的效果。

      按照传感器区分，SLAM主要包括激光SLAM和VSLAM(视觉SLAM)。激光SLAM使用激光雷达获取周围环境信息，这种方案起步较早，较为成熟。视觉SLAM使用摄像头获取周围环境信息，根据图像和位置构建地图，生成点云地图，后续实时拍摄图片和构建的点云地图进行匹配从而进行定位。近年来得益于摄像头、视觉识别技术的发展加持，SLAM方案有了快速的发展，比如大家常用的扫地机器人就是通过这种方式进行障碍规避的。相对其他定位技术，无论是激光SLAM还是视觉SLAM都能获取到较高的定位精度，但成本相对较高，对于环境要求较高，不太适用于建筑内。

      除此之外，随着5G 网络规模建设日益扩大。利用5G的大带宽低时延及站点密集部署的特性，通过将蓝牙\Wi-Fi\UWB\SLAM定位技术与5G相结合,一起提供面向5G网络的多层次融合定位解决方案，有望在定位精度以及覆盖范围上实现定位性能的整体提升，后续我们也将针对如何将5G与蓝牙\Wi-Fi\UWB\SLAM定位技术的融合解决方案进行具体阐述。

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