浅谈物联网技术发展下的三种主流室内定位技术

　　工作人员以及资产的管理一直是办公场景中避不开的问题。看看市面上款式众多指纹打卡机就知道这个需求有多强烈。

　　不管员工乐意不乐意，管理者总是有强烈意愿想要了解其在工作时间内所处的位置。传统打卡或者指纹打卡的方式依靠员工主动行为，收集到的数据量小，仅能检测上下班的时间，分析价值低。另外由于行为数据少，数据也就容易造假。需要有一种综合的办法，简单可靠又数据详尽，甚至可以根据位置和时间数据来进行数据分析，评估员工一天的工作状态。

　　在某些特定环境中监测资产位置的需求同样强烈！比如说一些病房或实验室，经常会出现找某件仪器设备的情况。其实跟上一个场景很像，如果抽象一下，核心其实都是电子标签+传感器+云端定位的模式。电子标签佩戴在被监控物上，传感器感知标签后通过互联网上报具体数据至云端，云端完成定位及其后续业务逻辑。

　　定位的基本过程

　　一般情况下，根据无线技术完成测距，就可以根据已知点BS1，BS2，BS3的坐标以及测距完成后确定的r1，r2，r3值求得被测试点E点的位置。这种过程叫三角计算。

　　对于RSSI（Received Signal Strength Indication）和TOA（Time of Arrival）两种测距原理的三角计算过程都是一样的，都是基于平面解析几何的公式：

　　（三角定位原理图）

　　不一样的地方就是测距的的技术原理：

　　RSSI方式字面上是指根据测试信号场强确定距离的定位方式， TOA方式指的是根据传输时延计算距离的定位方式。

　　1）由于无线信号传输符合衰减公式：

　　所以已知传感器接收到的信号强度P0和蓝牙标签发射的信号强度Pd，就可以根据公司计算出r。可以直观的看到下图

　　2）TOA方式字面上就是说时间抵达，也就是说根据传输时延计算距离的方法，公式如下：

　　ri=（ti-t0）c 根据被测试点E到3个基站的时间信号延时，乘以光速就可以得到距离r。

　　众所周知，由于传输或器件原因，信号频率越高传输中信号强度越不稳定， RSSI值的测量结果经常会无端变化，可以解释为噪声，这个噪声会影响测距的精度。所以相对于测量RSSI来说，TOA方式回避了射频信号的稳定性问题，不会因为遮挡而变化。比如戴上耳罩，你听到的声音音量会减小，但是只要在一个范围内，说话的内容都能正确解码。所以采用TOA方式的UWB技术定位精度高，时延（从标签移动到系统定位完成的时间）小。当前技术条件下定位时延蓝牙方式能做到500ms以内，UWB可以做到几个ms。

　　随着物联网技术的发展，当前市面上大致能看到下面这3种主流技术。

　　三大主流室内定位技术

　　忠厚持重的RFID技术。这个技术大致于5年前在国内兴起，但是由于作用距离近（无源设备一般在10cm内，有源的RFID卡可以提升到几十米）和天线成本问题（远距离的天线成本大约在1000-2000RMB），基本上处于叫好不叫座的境地。但是RFID技术带有一个加密的属性，天生防伪。结合特色可以做出类似ETC卡那样的支付场景，我们在车辆通道口往往能看到一个白色的天线盒，当车辆靠近时候读取卡内数据，账务扣款并开启闸道。

　　低价时髦的蓝牙定位。这个技术大约是2年前开始在国内兴起。由于传统蓝牙演进到低功耗蓝牙（BLE）后，蓝牙标签的信号发射电流降低到mA级，待机电流uA级。使用纽扣电池的续航能力拓展到几年甚至10年的范畴。以BLE技术为基础的iBeacon标签标准的产业化进展迅速，各种外形续航能力的标签市面上都很容易找到，成本也降低到几十元的程度。

　　标签的普及倒逼感应天线的产品化，以至于整体定位平台技术瞬间升温。当前蓝牙技术阵营的活跃也让使用蓝牙定位的方式很有吸引力。现在主流的智能终端都支持蓝牙协议，所以使用这种方式其实有一个附加的好处——标签其实可以被手机识别，这样的功能点可以创造出不少使用上的便利。现在市面上的相关产品有蝙蝠定位平台。

　　高富帅的UWB（Ultra Wideband）技术。这个技术也是这几年逐步兴起的。根据我们前文介绍的原理。TOA方式的精度相当可靠。时延也短，可以说UWB技术是室内定位界的高富帅了。成为高附加值场景里的不二之选。但是事物总是有其两面性。由于光速传播的无线电信号时延相当短，需要很强的计算能力跟算法保障精度，所以系统复杂度也高，动辄近万元的传感器网络也常常让普通场景高攀不起。UWB技术国内也有多家公司提供，典型的服务商如清研讯科。

总结一下。由于RFID的天线尺寸比较大，部署起来不方便，也不美观。所以我们叙述的对于人员和资产管理的定位支持不大匹配。前些年，后面两种技术还未产生，曾