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  • 目前常用的定位方式:GPS定位、基站定位、wifi定位、IP定位、RFID/二维码等标签识别定位、蓝牙定位、声波定位、场景识别定位技术上可以采取以下一种或多种混合。
  • 常见定位技术主要有哪些

    千次阅读 2019-09-30 10:54:25
    目前,常见定位技术主要:蓝牙、RFID、WIFI、超宽带(UWB)、超声波等。智物达“智寻”超宽带(UWB)定位系统是一种以极低功率在短距离内高速传输数据的无线定位技术。 UWB技术 超宽带(UWB)无线定位技术由于功耗低、...

    目前,常见的定位技术主要有:蓝牙、RFID、WIFI、超宽带(UWB)、超声波等。智物达“智寻”超宽带(UWB)定位系统是一种以极低功率在短距离内高速传输数据的无线定位技术。

    UWB技术

    超宽带(UWB)无线定位技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低,尤其是能提供非常精确的定位精度等优点,而成为未来无线 定位技术的热点和首选。

    UWB技术为一种发射功率较弱,传输速率惊人(上限达到1000Mbps以上),穿透能力相对优秀,空间容量充足,而且是根据极窄脉冲下的一种无线技术,且无载波。通过这些优势,在室内定位中发挥的淋漓尽致,起到了很好的效果。通常,UWB技术的内部定位采用TDOA测距位置确定算法,这是一种无线电通信系统,该系统生成,发送,接收并在信号到达时间的差处理所述极窄的脉冲信号。超宽带室内定位系统包括UWB接收器、UWB参考标签和主动UWB标签。在位置确定由UWB接收器接收标签发射的UWB信号,通过过滤电磁波传输过程中夹杂的各种噪声干扰,得到含有效信息的信号,再通过中央处理单元进行测距定位计算分析。

    射频识别(RFID)技术

    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,相比UWB定位技术,RFID主要用于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。

    WI-FI技术

    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。

    但相比于UWB定位来说, 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。

    蓝牙技术

    蓝牙则是通过测量信号强度来设置定位的 它的存在是一种能量消耗慢,应用与近距离环境下的的无线传输技术,在室内安置相应的蓝牙局域网接入点,通过模式的调节,将网络配置设定为多用户的连接模式,需要确定蓝牙局域网接入点始终是这个piconet的主设备,才能达到获取用户位置的效果。

    蓝牙存在的问题是,蓝牙系统的稳定性跟不上,在复杂的环境下很容易被干扰,特别是声音、其他信号,还有蓝牙设备的价格一直是处于考虑的地方。
    超声波定位技术

    采用反射式测距法是超声波定位最常采用的方法。该系统由一个主测距器与多个个电子标签组成,主测距器一般布置于移动机器人本体上,各个电子标签则较固定一些,布置于室内空间的固定位置。定位过程如下:先由上位机发送同频率的信号给各个电子标签,电子标签接收到后又反射传输给主测距器,从而可以确定各个电子标签到主测距器之间的距离,并得到定位坐标。

    相比之下,超声波在传输过程中衰减明显从而影响其定位有效范围。

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  • 扫地机器人常见的5种定位技术解析

    万次阅读 多人点赞 2017-04-12 14:32:29
    说到扫地机器人,想必大家都不陌生。它已成为众多家庭中的一位新成员,扫地机器人在早前就已兴起,近年来才逐渐普及开来,...那么扫地机器人定位技术主要有哪些呢?以下将为大家分享扫地机器人常见的几种定位技术。 ...

     

    说到扫地机器人,想必大家都不陌生。它已成为众多家庭中的一位新成员,扫地机器人在早前就已兴起,近年来才逐渐普及开来,用过扫地机器人的朋友一定遇到过这样的情形,扫地机满地乱窜、杂乱无章,有些地方扫了好几遍、有些地方是去也不去,说好的智能呢?其实,一款扫地机到底智不智能、到底能不能把家打扫干净主要在于它的定位方式。那么扫地机器人定位技术主要有哪些呢?以下将为大家分享扫地机器人常见的几种定位技术。

    1、扫地机器人基于信标的定位

    信标定位原指在航海或航空中利用无线电基站发出的无线电波实现定位与导航的技术。对机器人室内定位而言是指,机器人通过各种传感器接收或观测环境中已知位置的信标,经过计算得出机器人与信标的相对位置,再代入已知的信标位置坐标,解出机器人的绝对坐标来实现定位。用于定位的信标需满足3个条件:

    (1)信标的位置固定且信标的绝对坐标已知;

    (2)信标具有主被动特征,易于辨识;

    (3)信标位置便于从各方向观测。

    信标定位方式主要有三边测量和三角测量。三边测量是根据测量得到的机器人与信标的距离来确定移动机器人位置的方法。三边测量定位系统至少需要3个已知位置的发射器(或接收器),而接收器(或发射器)安装在移动机器人上。三角测量和三边测量的思路大体一致,通过测量移动机器人与信标之间的角度来进行定位。

    基于信标的定位系统依赖于一系列环境中已知特征的信标,并需要在移动机器人上安装传感器对信标进行观测。用于信标观测的传感器有很多种,比如超声波传感器、激光雷达、视觉传感器等。可以实时测量,没有累进误差,精度相对较高、稳定性好,提供快速、稳定、精确的绝对位置信息,但安装和维护信标花费很高。市场上已经出现较为成熟的基于信标定位的信标定位扫地机器人,如Proscenic的模拟GPS卫星三点定位技术,iRobot的Northstar导航定位技术,但由于其价格较为昂贵,它们都用于相对高端的产品中。

    低成本自主定位导航技术成为打入市场的关键点,近两年来兴起的国内SLAMTEC-思岚科技公司经过多年的潜心研发,目前已相继推出多款定位导航领域的产品,其中包括了RPLIDAR系列激光雷达和模块化自主定位导航SLAMWARE,这相当于为机器人装上了“眼睛”和“小脑”,让真正的智能式机器人离我们并不遥远。除了“眼睛”与“小脑”外,想要真正实现自主行走,一个控制运动的核心中枢更为重要,而SLAMTEC思岚科技研发的SLAMWARE就相当是机器人的“小脑”。SLAMWARE通常跟RPLIDAR系列配套使用,它集成了基于激光雷达的同步定位与建图(SLAM)及配套的路径规划功能。解决机器人行走的问题看似简单,然而SLAMTEC思岚科技创始人陈士凯表示,实际要远比想象中困难得多,这也是为什么市面上大多数的陪伴式机器人都不能行走的原因。目前市面上的激光雷达成本过高,不适合民用。市面上大部分扫地机器人还是用“随机碰撞”替代“导航”——成本是阻碍激光雷达进入消费领域的最大因素。目前,国外激光雷达产品售价均都在万元以上,而思岚科技激光雷达目前售价已低至数百元。

     2、扫地机器人环境地图模型匹配定位

    是机器人通过自身的各种传感器探测周围环境,利用感知到的局部环境信息进行局部的地图构造,并与其内部事先存储的完整地图进行匹配。通过匹配关系获得自己在全局环境中的位置,从而确定自身的位置。该方法由于有严格的条件限制,只适于一些结构相对简单的环境。

     

    3、扫地机器人基于视觉的定位

    科学研究统计表明,人类从外界获得信息量约有75%来自视觉,视觉系统是机器人与人类感知环境最接近的探测方式。受益于模式识别、机器视觉的发展,基于视觉的机器人定位近年来成为研究热点。

    基于视觉的定位主要分为单目视觉、双目视觉:

    单目视觉无法直接得到目标的三维信息,只能通过移动获得环境中特征点的深度信息,适用于工作任务比较简单且深度信息要求不高的情况,如果利用目标物体的几何形状模型,在目标上取3个以上的特征点也能够获取目标的位置等信息,但定位精度不高。

    双目立体视觉三维测量是基于视差原理的,即左相机像面上的任意一点只要能在右相机像面,上找到对应的匹配点,就可以确定出该点的三维信息,从而获取其对应点的三维坐标。

     

    4、扫地机器人地图匹配法

    机器人通过自身的各种传感器探测周围环境,利用感知到的局部环境信息进行局部的地图构造,并与其内部事先存储的完整地图进行匹配。通过匹配关系获得自己在全局环境中的位置。该方法受环境布局影响大,只适于一些结构相对简单的环境。

     

    5、扫地机器人图像匹配法

    机器人通过事先移动获得环境中各特征点的图像信息,利用目标物体的几何形状模型,在目标上取3个以上的特征点和探测到的图像特征点进行匹配。属于指纹定位法的一种。

    受元器件成本、性能及生产等因素的制约,航位推算法仍然是目前采用最广泛的定位方法,但通过算法优化,引入多种定位技术的混合定位,可以减小其累积误差带来的负面影响。

     

    扫地机器人目前仍然属于新兴行业,现在制约扫地机器人发展的一个重要问题是,机器人在寻路和返回基座充电时仍会出现偶尔失败,导致清扫不彻底或者无法返回。另一个问题是,受限于较小的体积,扫地机器人功率较小,清扫能力还不能和吸尘器相比。若能顺利解决这两大问题扫地机器人将迎来新的发展机遇,而广大消费者也将享受更加便利的生活,从枯燥的家务劳动中解放出来。

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  • 常用室内定位技术总结

    千次阅读 2020-02-05 18:24:47
    常用室内定位技术总结 目前,常用的定位方法,从原理上来说,主要分为:邻近探测法、质心法、极点法、多边定位法、指纹法和航位推算法。 主要室内定位方法对比如下: 各种原理各优劣,在不同应用场景、不同预算...

    常用室内定位技术总结

    目前,常用的定位方法,从原理上来说,主要分为:邻近探测法、质心法、极点法、多边定位法、指纹法和航位推算法。
    主要室内定位方法对比如下:
    在这里插入图片描述
    各种原理各有优劣,在不同应用场景、不同预算要求下,也可将不同的原理组合使用。主流技术主要有:红外技术、超声波、WiFi、Zigbee、惯性、蓝牙、RFID、UWB,下面为大家分别介绍这几种技术。

    红外技术
    红外定位主要有两种具体实现方法,一种是将定位对象附上一个会发射红外线的电子标签,通过室内安放的多个红外传感器测量信号源的距离或角度,从而计算出对象所在的位置。
    在这里插入图片描述
    这种方法在空旷的室内容易实现较高精度,可实现对红外辐射源的被动定位,但红外会完全被障碍物遮挡,传输距离也不长,因此需要大量密集部署传感器,造成较高的硬件和施工成本。此外红外易受热源、灯光等干扰,造成定位精度和准确度下降。
    该技术目前主要用于军事上对飞行器、坦克、导弹等红外辐射源的被动定位,此外也用于室内自走机器人的位置定位。
    在这里插入图片描述
    另一种红外定位的方法是红外织网,即通过多对发射器和接收器织成的红外线网覆盖待测空间,直接对运动目标进行定位。
    这种方式的优势在于不需要定位对象携带任何终端或标签,隐蔽性强,常用于安防领域。劣势在于要实现精度较高的定位需要部署大量红外接收和发射器,成本非常高,因此只有高等级的安防才会采用此技术。

    超声波技术
    超声波定位主要采用反射式测距法,通过多边定位等方法确定物体位置,系统由一个主测距器和若干接收器组成,主测距仪可放置在待测目标上,接收器固定于室内环境中。定位时,向接收器发射同频率的信号,接收器接收后又反射传输给主测距器,根据回波和发射波的时间差计算出距离,从而确定位置。
    在这里插入图片描述
    超声波定位整体定位精度较高,结构简单,但超声波受多径效应和非视距传播影响很大,且超声波频率受多普勒效应和温度影响,同时也需要大量基础硬件设施,成本较高。

    WiFi定位技术
    Wi-Fi定位技术有两种:
    一种是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度,通过差分算法,来比较对人和车辆的进行三角定位。这种WiFi定位方法可以实现大范围定位,方便组网,很容易架设在现有的无线wifi网络。但三角法的Wifi定位痛点也明显存在,主要表现在以下几个方面:
      1) wifi标签功耗较大,连续发射电流在200ma以上,电池寿命限制了wifi定位标签的推广使用
      2) wifi标签成本相对较高,不利于大幅度推广商用。
      3) wifi定位存在严重的同频干扰问题,系统会相互影响。
      4) wifi穿墙性差,在室内发生反射、衍射、散射情况会比较严重,信号叠加和抵消会严重影响定位精度。
      5)无线路由器和无线AP的WiFi信号并不稳定,会经常出现信号点漂移。
    另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度,通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库,来确定位置(“指纹”定位)。
    在这里插入图片描述
    由于采集工作需要大量的人员来进行,并且要定期进行维护,任何室内装修装饰变动,都会影响指纹的有效性,技术难以扩展,全球很少有公司能把定位场景做定期的更新指纹数据。

    ZigBee室内定位技术
    ZigBee室内定位技术通过若干个待定位的盲节点和一个已知位置的参考节点与网关之间形成组网,每个微小的盲节点之间相互协调通信以实现全部定位。
    ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术,这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个节点传到另一个节点,作为一个低功耗和低成本的通信系统,ZigBee的工作效率非常高。但ZigBee的信号传输受多径效应和移动的影响都很大,而且定位精度取决于信道物理品质、信号源密度、环境和算法的准确性,造成定位软件的成本较高,定位精度普通。

    惯性导航技术
    这是一种纯客户端的技术,主要利用终端惯性传感器采集的运动数据,如加速度传感器、陀螺仪等测量物体的速度、方向、加速度等信息,基于航位推测法,经过各种运算得到物体的位置信息。
    随着行走时间增加,惯性导航定位的误差也在不断累积。需要外界更高精度的数据源对其进行校准。所以现在惯性导航一般和WiFi指纹结合在一起, 每过一段时间通过WiFi请求室内位置,以此来对MEMS产生的误差进行修正。该技术目前主要应用在扫地机器人。

    蓝牙信标技术
    蓝牙信标技术目前部署的也比较多,也是相对比较成熟的技术。蓝牙跟WiFi技术原理上有点类似,但精度会比WiFi高。
    该技术最先由诺基亚最先发起。2013年,苹果发布了基于蓝牙4.0低功耗协议(BLE)的iBeacon协议,引起广泛关注。
    iBeacon蓝牙信标技术的正常运作,需要蓝牙信标硬件、智能终端上的应用、云端上的应用后台协同工作。信标通过蓝牙向周围广播自身的ID,终端上的应用在获得附近信标的ID后会采取相应行动,如从云端后台拉取此ID对应的位置信息、营销资讯等。终端可以测量其所在处的接收信号强度,以此估算与信标间的距离。因此,只要终端附近有三个或以上信标,就可以用三边定位方法计算出终端的位置。
    蓝牙定位的优势在于实现简单,并且非常省电,可通过深度睡眠、免连接、协议简单等方式达到省电目的,通常一个蓝牙信标,使用纽扣电池,使用寿命可达数年,但是,蓝牙定位作用距离较近,定位精度和蓝牙信标的铺设密度及发射功率有关,因此定位精度和部署成本需要权衡。

    RFID技术
    RFID定位的基本原理是,通过一组固定的中继获取目标RFID标签的特征信息(如身份ID、接收信号强度等),同样可以采用近邻法、多边定位法、接收信号强度等方法确定标签所在位置。
    RFID定位分有源和无源两种方式:
    有源方式通常可采取设备端主动发送信息到主端,穿墙性好,传输距离远,衰减小,且使用特殊处理(跳频、扩频等)使其获得较强抗干扰能力,但是定位精度普通。
    无源RFID通常为被动式,在中继作用范围内激活设备发送信息,定位精度很高,但是由于作用距离非常近,不适用于大规模室内部署。

    超宽带技术
    超宽带(UWB)定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点,与新加入的盲节点进行通讯,并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。

    在这里插入图片描述
    从技术上看,无论是从定位精度、安全性、抗干扰、功耗等角度来分析,UWB无疑是最理想的工业定位技术之一。不过UWB的劣势也很突出,一方面难以实现大范围室内覆盖,另一方面系统建设成本远高于RFID、蓝牙信标等技术,这也限制了该技术的推广和普及。

    行业应用前景
    室内定位技术处在不断的发展中,是当前热门研究领域,有着良好的应用前景。行业主要存在以下难点:

    1. 室内环境复杂
      室内环境布局复杂多变,障碍物很多,包括家具、房间和行人等。同时室内环境干扰源多,灯光、温度、声音等干扰源都会对定位造成一定影响。
    2. 缺乏统一的规范
      室内定位技术众多,各种技术都有自己的局限性,彼此间又在一定程度上存在互相竞争。市场相对混乱,极大地影响了室内定位行业的发展。如室外定位卫星定位成为事实上的标准,目前没有其他技术可以和卫星定位进行竞争。
    3. 精度与成本难以兼顾
      目前的高精度室内定位技术均需要比较昂贵的额外辅助设备或前期大量的人工处理,这些都大大制约了技术的推广普及。低成本的定位技术则在定位精度上需要提高。在提供高精度定位的基础上降低成本也是室内定位的一个方向。

    目前,室内定位技术实在太多,未来的趋势一定是多种技术融合使用,实现优势互补,以面对复杂环境。其中成本越低、兼容性越好、精度越高的技术越容易普及。

    各技术综合比较
    在这里插入图片描述

    参考文档 10种室内定位技术原理深度解析

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  • 并且GPS在初次发动定位时,搜星速度慢,大约需要2~3分钟,不过现在这个缺陷也得到很好的解决了,许多GPS定位的设备都AGPS或EPO辅佐定位功用,协助在搜星时快速定位方位,一般只需要几秒就搞定了,的乃至完成秒定...

    1.GPS定位:

    GPS定位是最常见的,它信号好、定位精度高、运用规模广,几乎一切需要定位的设备都会优先运用GPS定位。缺陷是,不能信号透过金属和钢筋水泥混合物,因而不能在室内如地下停车场、高桥下、密布的高楼下运用。并且GPS在初次发动定位时,搜星速度慢,大约需要2~3分钟,不过现在这个缺陷也得到很好的解决了,许多GPS定位的设备都有AGPS或EPO辅佐定位功用,协助在搜星时快速定位方位,一般只需要几秒就搞定了,有的乃至完成秒定定位了。

    2.北斗定位:

    北斗定位,众所周知,斗极是我国全力发展的能够跟GPS定位抗衡的卫星定位方法,定位原理跟GPS是相同的,都是根据天上的卫星来确认当前的方位的。尽管原理都相同吧,可是目前在定位精度、运用规模上还是有必定的差距,现在还是首要用于军事上,民用规模还在大力推广,民用规模定位精度几米到几十米都有,斗极模块的定位芯片价格相较GPS模块要高,在一些偏僻山村,偏僻的地方可能会没有信号。目前GPS卫星定位体系掩盖的是全球规模,能够确保地球上任何地址、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗),而斗极现在仅对东南亚完成了全掩盖,计划在2020年左右,建成掩盖全球的斗极卫星导航体系。

    3.基站定位:

    基站定位,基站定位也是很常见的定位方法了,它是根据三大通信运营商树立的基站来定位的,那么它的优缺陷就很显着了,邻近的基站点多,那么定位就准,假如站点少乃至没有,那就定位误差大,或许是无法定位。一般说来,不论基站点多少,基站的定位误差在几十米左右,误差大的有几百米。

    4.WiFi定位:

    WiFi定位,WiFi定位其实是室内定位方法的一种,但随着WiFi在室外的大规模掩盖,它也渐渐在室外定位技术上得到很好的应用。wifi定位的原理,这儿就不细讲了,技术上的东西说深了其实更难理解,咱们只需知道,一般情况下,wifi热门(也就是AP,或许无线路由器)的方位都是固定的,热门只需通电,不论它怎样加密的,都必定会向周围发射信号,只需设备能够扫到wifi,不需要连接wifi,定位端就能把检测到的热门的信息发送给Skyhook(开发WiFi定位技术的公司)的服务器,服务器根据这些信息,查询、运算,就能知道客户端的具体方位了。WiFi定位的精度也是很高的,缺陷是客户端必须能上网,并且邻近必须有WiFi热门才行,脱离大城市,这个功用就很难用到了。

    5.蓝牙定位:

    蓝牙定位,运用蓝牙定位的约束比较多。首要是利用的是蓝牙4.0的beacon播送的功用,一般应用场合是在室内,定点布置beacon基站。

    1.这些蓝牙beacon基站不断发送beacon播送报文(报文内含发射功率)。

    2.搭载蓝牙4.0模块的终端设备收到beacon播送报文后,测量出接收功率,带入到功率衰减与间隔联系的函数中,测算出间隔该beacon基站的间隔。

     

     

     

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  • 近年来,随着室内定位技术精度的提高,室内定位技术在司法、工业、能源、电力、公共服务、新零售、无人驾驶、机器人等领域得到广泛应用,为越来越多的行业提供精准位置信息数据,成为物联网时代的重要基础。...
  • 机器人室内定位技术全面讲解

    万次阅读 2017-03-29 14:37:11
    如今,移动机器人的定位导航技术了可喜的发展,在现实环境复杂多变的情况下实现自主导航是一项关键的任务。由于其在室内导航时缺乏可靠的全球导航卫星系统信号,...那么目前机器人常见定位及导航技术有哪些呢?

空空如也

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常见的定位技术有哪些