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景中避不開的問題?？纯词忻嫔峡钍奖姸嘀讣y打卡機就知道這個需求有多強烈。

　　不管員工樂意不樂意，管理者總是有強烈意愿想要了解其在工作時間內(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行為，收集到的數(shù)據(jù)量小，僅能檢測上下班的時間，分析價值低。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，簡單可靠又數(shù)據(jù)詳盡，甚至可以根據(jù)位置和時間數(shù)據(jù)來進行數(shù)據(jù)分析，評估員工一天的工作狀態(tài)。

　　在某些特定環(huán)境中監(jiān)測資產(chǎn)位置的需求同樣強烈！比如說一些病房或?qū)嶒炇?，?jīng)常會出現(xiàn)找某件儀器設(shè)備的情況。其實跟上一個場景很像，如果抽象一下，核心其實都是電子標簽+傳感器+云端定位的模式。電子標簽佩戴在被監(jiān)控物上，傳感器感知標簽后通過互聯(lián)網(wǎng)上報具體數(shù)據(jù)至云端，云端完成定位及其后續(xù)業(yè)務(wù)邏輯。

　　定位的基本過程

　　一般情況下，根據(jù)無線技術(shù)完成測距，就可以根據(jù)已知點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E點的位置。這種過程叫三角計算。

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

　　（三角定位原理圖）

　　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(jù)測試信號場強確定距離的定位方式， TOA方式指的是根據(jù)傳輸時延計算距離的定位方式。

　　1）由于無線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(jù)公司計算出r。可以直觀的看到下圖

　　2）TOA方式字面上就是說時間抵達，也就是說根據(jù)傳輸時延計算距離的方法，公式如下：

　　ri=（ti-t0）c 根據(jù)被測試點E到3個基站的時間信號延時，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(wěn)定， RSSI值的測量結(jié)果經(jīng)常會無端變化，可以解釋為噪聲，這個噪聲會影響測距的精度。所以相對于測量RSSI來說，TOA方式回避了射頻信號的穩(wěn)定性問題，不會因為遮擋而變化。比如戴上耳罩，你聽到的聲音音量會減小，但是只要在一個范圍內(nèi)，說話的內(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，時延（從標簽移動到系統(tǒng)定位完成的時間）小。當前技術(shù)條件下定位時延藍牙方式能做到500ms以內(nèi)，UWB可以做到幾個ms。

　　隨著物聯(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(nèi)定位技術(shù)

　　忠厚持重的RFID技術(shù)。這個技術(shù)大致于5年前在國內(nèi)興起，但是由于作用距離近（無源設(shè)備一般在10cm內(nèi)，有源的RFID卡可以提升到幾十米）和天線成本問題（遠距離的天線成本大約在1000-2000RMB），基本上處于叫好不叫座的境地。但是RFID技術(shù)帶有一個加密的屬性，天生防偽。結(jié)合特色可以做出類似ETC卡那樣的支付場景，我們在車輛通道口往往能看到一個白色的天線盒，當車輛靠近時候讀取卡內(nèi)數(shù)據(jù)，賬務(wù)扣款并開啟閘道。

　　低價時髦的藍牙定位。這個技術(shù)大約是2年前開始在國內(nèi)興起。由于傳統(tǒng)藍牙演進到低功耗藍牙（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(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標簽標準的產(chǎn)業(yè)化進展迅速，各種外形續(xù)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(yīng)天線的產(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)陣營的活躍也讓使用藍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牙協(xié)議，所以使用這種方式其實有一個附加的好處——標簽其實可以被手機識別，這樣的功能點可以創(chuàng)造出不少使用上的便利?，F(xiàn)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方式的精度相當可靠。時延也短，可以說UWB技術(shù)是室內(nèi)定位界的高富帥了。成為高附加值場景里的不二之選。但是事物總是有其兩面性。由于光速傳播的無線電信號時延相當短，需要很強的計算能力跟算法保障精度，所以系統(tǒng)復(fù)雜度也高，動輒近萬元的傳感器網(wǎng)絡(luò)也常常讓普通場景高攀不起。UWB技術(shù)國內(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的天線尺寸比較大，部署起來不方便，也不美觀。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)有過大量的關(guān)于RFID定位的實施方案出臺，但實施部署的不多，近些年已經(jīng)基本被第一線甩開；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(yīng)于對于定位結(jié)果要求不高的場景；而UWB適應(yīng)于定位結(jié)果要求高且高附加值的定位場景。

　　技術(shù)本身并不可恥

　　技術(shù)歸技術(shù)，對于人員的監(jiān)控行為總是讓人產(chǎn)生不法或不道德的擔(dān)憂。除過“技術(shù)本身并不可恥”的辯護外，有必要厘清一下事實的真相，順便替行業(yè)企業(yè)普及一下法律常識。經(jīng)過咨詢律師，我們得知，針對工作區(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。

　　另外非公共場合，比如更衣室，衛(wèi)生間應(yīng)當避免這種監(jiān)控。還有一點需要注意，就是要做到對于員工行為數(shù)據(jù)的保密和定期銷毀的工作，避免數(shù)據(jù)被用于其余非工作的目的。

　　總結(jié)

　　由于現(xiàn)實需求中需要定位的場景越來越多，校園，景區(qū)，獄所，工廠都需要人員定位而牧場需要對牲畜進行定位。各行業(yè)的開發(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(chǔ)的服務(wù)已經(jīng)逐步普遍。希望通過上文介紹，各行業(yè)開發(fā)企業(yè)可以根據(jù)應(yīng)用場景的特點正確選取適應(yīng)于自身的方案。還有一點，盡量利用現(xiàn)有平臺性的服務(wù)來集成，這樣可以更輕松的構(gòu)建符合客戶需求的定位產(chǎn)品。