统一融合定位在物联网中的应用

唐上昌

摘 要：文章评述了射频、蓝牙、WiFi和UWB的室内定位技术，移动基站、GPS、北斗的室外定位系统的优缺点并介绍了各自应用，并针对统一融合定位在物联网中的目的及商业应用展开论述。

关键词：室内定位；室外定位；物联网

近几年，定位技术在人们的生活中扮演了越来越重要的角色，从当前的实际情况来看，利用射频、WiFi、蓝牙、UMB、移动基站、北斗和GPS等进行定位的技术条件愈来愈稳定，如何将室内外定位技术更好的应用在物联网，使其更好地为人们服务则更加重要。因此着重介绍了室内外定位系统的各自优缺点及其应用以及室内外定位技术在物联网应用的意义。

1 室内定位

1.1 基于射频的室内定位技术

优点：相比较于传统定位技术，基于射频的室内定位技术优点表现在：（1）操作采用非接触式的方式，十分便捷；（2）灵敏度极佳，可以同时识别多个高速运动目标；（3）在复杂环境下依然能够发挥很好的作用；（4）可以给射频标签设定多次不同信息；（5）具有极好的安全性（这是因为可以通过对算法加密和使用密码防止射频标签上保存的信息安全而不被篡改）。

缺点：（1）由于需要定位的标签位置是由附近的标签来参照其位置，这就说需要定位的标签其精度由附近标签决定，但是当附近标签无规律分布且周围环境情况也不同时，是没有办法对其精确定位的；（2）在定位的精度上存在一个矛盾，若要获取高精度，则需要参照的标签也具有高密度，但是这也会带来一个问题，标签密度太高又会使得标签间信号相互干扰，进而影响接收效果；（3）由于在对标签进行定位时，还应获取两个标签间的欧氏距离，但是这样直接增加了很多没用的计算，使得计算系统背负了不必要的负担。

应用：将室内定位技术与卫星导航技术融合，达到高速度、高精度、范围广的要求。

1.2 基于蓝牙的室内定位技术

基于蓝牙的室内定位技术具有很多优点：设备占用空间小、应用范围大、价格也很便宜、携带方便等，是一种很受欢迎的定位技术。但是蓝牙技术也有一些缺点：由于蓝牙定位依赖于传输信号的强度，这就决定了其传输距离不会太远，而且在传输时只能是点对点，速度也不快，最重要的是信号易受外界干扰，十分不稳定，适用范围较小。

蓝牙定位技术应用广泛：如PC、传真机、移动电话、笔记本电脑和耳机等。

1.3 基于WiFi的室内定位技术

基于WiFi的室内定位技术的主要优点有：（1）连接时无须有线，直接采用无线连接即可，十分方便；（2）该技术的移植性非常好，适用范围广泛，在身份识别后，即可漫游；（3）对功的消耗不高，同时其抗干扰性能很好；（4）该技术对人的身体健康影响很小；（5）价格便宜，可以大面积推广使用；（6）可以用于室外定位。

但是基于WiFi的室内定位技术同样也存在一些问题：（1）虽然使用方便，但是其设备价格还是很高的；（2）这种技术的特点决定了需要安装感应设备。

应用：基于WiFi的室内定位技术成本较低、操作简便而得到了广泛使用。包括三角定位技术、WiFi室内三维定位技术、指纹识别技术、短程感应技术、惯性导航技术。

1.4 基于UWB的室内定位技术

超宽带无线通信室内定位技术优点：（1）既可以做通信使用，同时也可以用作定位功能，且定位精度非常高，达到厘米级别；（2）穿透性强，很少受到空间环境限制；（3）功耗很低，传输时的速度很快； （4）由于宽带宽，功率谱密度不高，使得其信号具有较强的信号隐避性；（5）由于UWB发射的是窄脉冲，在时间上不是同步的，又是由Rake接收可以充分利用窄脉冲的能量，传输距离远；（6）空间传输容量大，比传统无线传输系统更强；（7）UWB能减小多路径传播时相互干扰的弊端，本身又具有较宽的宽带，传输时速度很快；（8）可以实现多功能融为一体。

应用：UWB应用范围很广，包括：雷达、多媒体无线通信、医学应用、高精度定位乃至无线传感器网络等很多地方，前景广阔，研究价值达。

2 室外定位

2.1 移动基站定位技术

移动基站具有以下特点：精度低、定位快、成本低、耗电少、限制少。

应用：该定位主要针对导航终端，更多的是广大的手机用户。例如一些企业推出的地图功能，像谷歌手机地图、A-GPS等等都是利用基站定位来实现的。

2.2 GPS、北斗定位技术

GPS、北斗定位技术具有以下特点：精度高、定位慢、成本高、耗电高、限制多。

应用：GPS定位技术空间大地测量技术具有重要的支持作用，是最重要的手段之一，在大气科学、高精度测绘和地球科学等基础研究亦起到关键作用。

3 室内外定位技术在物联网中的应用

物联网是将现代网络技术、各种感知技术、自动化技术的集大成，它将众多应用融合并提升到一个新的阶段，实现人和物智能对话。物联网具有以下三个特征：首先是其最基本特征，通信和智能识别，也就是说能实现“物”的自动识别功能，以及M2M的功能；其次是互联网特征，它使得物联网中的物相互之间联通成为现实；三是智能化特征，物联网能够实现自我智能控制，完成自我反馈。

位置信息识别在移动物联网中起到支撑作用，已经通过基于天线的定位技术来解决，从室外定位的角度说，GPS完全达到了精度要求，无线蜂窝系统则能满足基本的低能耗的定位。

应用：统一融合定位在物联网中的应用已十分普遍，涉及到人们生活的各个方面。在环境保护、环境监测、水系监测、工业监测、公共安全、智能消防、智能交通以及军事中的侦查与情报搜集等很多领域。物联网可以归结为三种基本应用模式：首先是对象的智能标签。就是通过射频等来区分不同的对象、特定的对象；其次，环境监控。通过多类型，多分布的传感器获取特定对象的状态；三是对象智能控制。物联网可以智能决策，对对象的行为进行控制。

4 结束语

随着统一融合定位在物联网中的技术不断进步，已经受到人们越来越多的关注。而物联网在无线通信、环境感知等方面的技术，同时使得智能手机成为物联网时代的基础计算平台之一。统一融合定位与物联网的融合，也必将带来新的商业模式，为人们的生活提供很大方便，今后也必将发挥相当重要的作用。

参考文献

[1]孙瑜，范平志.射频识别技术及其在室内定位中的应用[J].计算机应用，2005，25（5）：1205-1208.

[2]赵锐，钟榜，朱祖礼，等.室内定位技术及应用综述[J].电子科技，2014，27（3）：154-157.

[3]雷地球，罗海勇，刘晓明.一种基于WiFi的室内定位系统设计与实现[C].洛阳：第六届和谐人机环境联合学术会议（HHME2010）.

[4]葛利嘉，朱林，袁晓芳，等译.超宽带无线电基础[M].北京：电子工业出版社，2006：1-2，193-196.

[5]周洪波.物联网[M].北京：电子工业出版社，2010.

[6]陈荆花，王洁.浅析手机二维码在物联网中的应用及发展[J].电信科学，2010（4）：39-43.

[7]李德仁.GPS全球定位系统在航空遥感精确定位中的应用[J].环境遥感，1991，3：216-223.

[8]吴雨航，吴才聪，陈秀万，等.介绍几种室内定位技术[N].中国测绘报（第3版），2008-01-29.