WiFi、藍牙、UWB常見的三種室內定位技術探討

物聯網技術的發展，讓位置信息的獲取和應用在安全管理中占比越來越多。相對于室外的GPS、LBS、北斗等等精度要求不高的定位，室內定位的工作環境更為復雜、精細，對定位技術也就更高。例如在智慧電廠中的人員及貨物管理與調度、生產安全管理、人員/訪客定位管理等等均需要高精度的定位。

一般情況下，我們根據技術原理和使用信號源的不同，可以將室內定位技術分為：Wi-Fi定位、ZigBee定位、藍牙定位、UWB定位、RFID定位、衛星定位、低頻觸發定位、基站定位、聲波定位、光定位、地磁定位等。下面就來探討一下WiFi、藍牙、UWB常見的三種室內定位技術。

WiFi

2010年前后，Wi-Fi定位開始在基于定位標簽的人員監控行業領域應用起來，2013年，基于手機的Wi-Fi探測等應用也隨之嶄露頭角。目前，Wi-Fi定位是比較流行的一種室內定位技術，其定位方法是基于信號強度的傳播模型法和指紋識別法。

信號強度的傳播模型法，是指使用當前環境下假設的某種信道衰落模型，根據其數學關系估計終端與已知位置AP間的距離，如果用戶聽到多個AP信號，就可以通過三邊定位算法來獲得用戶的位置信息；指紋識別法，則是基于Wi-Fi信號的傳播特點，將多個AP的檢測數據組合成指紋信息，通過與參考數據對比來估計移動物體可能的位置。

在定位精度為米級的一些場景，可利用Wi-Fi進行覆蓋，該技術適用于對人/車的定位導航，醫療機構、商場、主題公園等場景。

藍牙

2014年左右，基于藍牙的定位技術開始在監控定位領域被應用。2017年7月，藍牙mesh正式推出，在一年半的時間里，已經有超過105種具有藍牙mesh網絡功能的產品獲得認證，其中包含芯片、協議棧、模組及終端產品供應商等。

為了滿足位置服務市場不斷增長的需求，全新藍牙5.1標準新增了尋向功能，可幫助設備明確藍牙信號的方向，進而幫助開發者解讀設備方向的藍牙接近（proximity）解決方案，實現厘米級位置精度的藍牙定位系統。

基于位置的藍牙服務解決方案通常分為兩類：接近類解決方案和定位系統。無論是實時定位，還是室內定位，原理都是類似的，即在數據包傳輸中加入RSSI（接收信號強度）機制，通過RSSI來虛擬出產品的大致范圍，再通過三邊測量法，實現相互交集的測量算法，最終完成室內定位。

藍牙定位，只要設備的藍牙功能開啟，就能夠對其進行定位。藍牙傳輸不受視距的影響，但對于復雜的空間環境，藍牙系統的穩定性稍差，受噪聲信號干擾大，且藍牙器件和設備的價格比較貴。

根據《2019藍牙市場最新資訊》顯示，位置服務已成為增長最快的藍牙解決方案，預計未來五年其年復合增長率將達到43%。

藍牙定位主要用于對人的小范圍定位，例如單層大廳或商店，現在已經被某些廠商開始用于LBS推廣。

UWB

近年來，隨著UWB芯片方案的成熟和成本的下降，國內研究UWB定位技術的公司不斷涌現。UWB是一種傳輸速率高（最高可達1000Mbps以上），發射功率較低，穿透能力較強的無線定位技術。目前使用UWB定位技術的行業是隧道、化工廠、監獄、醫院、養老院、礦井等行業。

UWB定位是由多個傳感器采用TDOA（Time Difference of Arrival，到達時間差）和AOA定位算法對標簽位置進行分析，具有多徑分辨能力、精度高、定位精度可達厘米級等特點。

TDOA是一種利用到達時間差進行定位的方法又稱為雙曲線定位。標簽卡對外發送一次UWB信號，在標簽無線覆蓋范圍內的所有基站都會收到無線信號。如果有兩個已知坐標點的基站收到信號，標簽距離兩個基站的間隔不同，那么這兩個基站收到信號的時間點是不一樣的。

基于信號時間的定位系統，例如UWB，一旦遇到墻體遮擋的情況就需要重新部署。同等面積，房間數量增加一倍，基站用量也將增加一倍，其在空曠場景基站更易部署。

智慧電廠中的定位技術應用

云酷科技在定位技術上選擇了UWB技術來針對電廠對人員、設備定位的實際需求，其自主設計研發的可視化人員定位系統軟硬件結合，能夠為智慧電廠安全管理帶來：

1、人員定位與管理

員工攜帶信息唯一的定位標簽，通過電子標簽和定位設備之間不斷測距，實時定位并顯示在二維/三維地圖上，當人員遇到突發情況時，可以通過電子標簽進行報警。同時根據標簽的唯一性，在系統中輸入人員信息就可以查詢當前位置，還可以查詢到人員一定時間內的歷史活動軌跡。在此基礎之上系統會自動統計各外包隊伍出勤率，及人員出勤天數供管理人員查看。

2、區域分級管控

系統把整個廠區劃分為N個作業區域，根據作業區域安全風險的高低做出相應的等級劃分，便于重點區域重點監控。根據各人員的工作崗位和工作內容進行區域授權，對人員闖入未授權區域系統立即報警。同時系統會接入ERP中的兩票、缺陷信息，根據兩票、缺陷信息中的區域位置及設備的KKS編碼，把兩票、缺陷作業劃分到相應的區域中，實現兩票、缺陷及作業人員分區域列表展現和三維展現，方便查看與管理。

3、巡點檢到位管理

定位系統自動記錄巡點檢人員的巡點檢時長、巡點檢次數并與預設的巡點檢路線進行比對，自動統計分析巡點檢人員的到位率與偏差等。對于巡點檢人員偏離巡點檢路線及漏檢等及時短信與APP推送報警信息。

4、高風險作業管

密閉空間作業屬于高風險作業，安全風險較高。針對密閉空間作業的環境特點，采用電池供電的移動式定位設備臨時固定在密閉空間內，天線放置在密閉空間外，確保定位無線信號傳輸的可靠性。人員攜帶定位標簽進入密閉空間系統可實時監督密閉空間內人員數量。同時可加設便攜式無線攝像頭，以便實時監控作業人員。高空作業、大型設備吊裝及腳手架搭設過程中容易出現安全事故，如未掛安全帶墜落，交叉作業、高空落物等風險，這類亦屬于高風險作業。在作業前假設臨時虛擬電子圍欄，防止無關人員進入工作區，同時利用圖形識別技術檢測是否正確佩戴安全帽和安全帶，發現異常立即報警。

5、多系統聯動

系統支持接入電廠視頻監控系統，在三維電子地圖上顯示視頻監控位置，任意切換調取視頻監控?？蓪崿F快速查找、單點回放、圖像識別等功能。同時可基于人員當前位置自動調取對應的視頻監控，對人員行走到其他位置自動切換到相應監控畫面。對于發生異常的情況，可基于人員歷史軌跡不同位置及不同時段調取相應位置相應時間段的歷史視頻監控，與歷史軌跡聯動播放，方便事故分析及責任劃定。