談到人員室內(nèi)定位,很多人不了解定位技術(shù)在人工智能領(lǐng)域中有什么應(yīng)用,那就讓我---鵬小智來歸納幾個應(yīng)用場景。
智慧商超
提升消費者購物體驗:對于消費者來說,通過室內(nèi)定位技術(shù),為廣大手機用戶提供精準的商品推送、定位導(dǎo)航、停車場反向?qū)ぼ嚨确?wù)。
優(yōu)化經(jīng)營活動:對于商超經(jīng)營者來說,通過室內(nèi)定位技術(shù),為其提供了位置大數(shù)據(jù)商業(yè)分析工具,來優(yōu)化其經(jīng)營活動,在為消費者提供精準的商場定位、導(dǎo)航、導(dǎo)購服務(wù)的同時, 為商場提供客流動線、停留時長、到訪頻次等分析核心信息,動態(tài)模擬商場的業(yè)態(tài)規(guī)劃和布局調(diào)整后帶來的人流及銷售收入的變化等。
智能制造:
人員高效管理:基于對人員的實時定位數(shù)據(jù),進行人員考勤、工時統(tǒng)計、到崗/離崗等工作狀態(tài)的管理等。
物資物料追蹤定位:通過采用室內(nèi)定位技術(shù),實現(xiàn)對每個產(chǎn)品生產(chǎn)流轉(zhuǎn)過程的全程追溯及作業(yè)過程的高度透明化,規(guī)范作業(yè)流程的同時,大幅提高作業(yè)效率。
電力能源
提升安全監(jiān)管可靠性:根據(jù)不同工作人員進行進出區(qū)域權(quán)限設(shè)置,并結(jié)合電子圍欄,避免人員誤入禁區(qū)導(dǎo)致安全事故,設(shè)置超時告警以及緊急救援功能,實現(xiàn)事前預(yù)防警告、事后及時察覺并實時救援。
醫(yī)療養(yǎng)老
醫(yī)療機構(gòu)導(dǎo)航:醫(yī)院樓層多診室多,病人或者探視人員可以通過室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)進行路線導(dǎo)航指引,快速找到對應(yīng)的診室或者病房,節(jié)約時間。
特殊人群定位監(jiān)測與及時護理:通過精神病人、突發(fā)病患者、新生嬰兒等佩戴具有測量體溫、心率等臨床基礎(chǔ)生命體征的定位腕帶,并在系統(tǒng)平臺上實時顯示,實現(xiàn)體征數(shù)據(jù)觀察、分析及超閥值報警功能;可隨時查看與追蹤,實現(xiàn)對特殊人群監(jiān)測以及護理。
博物展覽
智能導(dǎo)航導(dǎo)覽:在大型展覽館及博物館中為參觀者提供智能導(dǎo)航及導(dǎo)覽服務(wù),幫助參觀者合理規(guī)劃參觀路線,并找到自己想要參觀或欣賞的展品,同時根據(jù)參觀者的位置,提供展品語音解說,為參觀者提供導(dǎo)覽服務(wù)。
既然人員定位表現(xiàn)這么優(yōu)秀,那么哪些定位技術(shù)最優(yōu)秀呢?請看下文。
室內(nèi)定位技術(shù)大PK
GNSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等傳統(tǒng)GPS定位方式,在室內(nèi)環(huán)境存在較大的局限,無法滿足各行各業(yè)的室內(nèi)應(yīng)用的需求,各種室內(nèi)定位技術(shù)如雨后春筍般涌現(xiàn),百花齊放。目前主流的幾種室內(nèi)定位技術(shù)有藍牙定位、蜂窩定位、UWB定位、WIFI定位、SLAM定位等。本文主要針對上述幾種技術(shù)進行大致的概念描述。
1、藍牙定位技術(shù)
藍牙技術(shù)是一種短距離的無線通信技術(shù),由于藍牙技術(shù)發(fā)展迅速,藍牙模塊產(chǎn)業(yè)鏈成熟,發(fā)展出不少利用藍牙技術(shù)的定位方案。常規(guī)的藍牙定位方案包括:傳統(tǒng)藍牙iBeacon定位;藍牙網(wǎng)關(guān)定位和藍牙AoA定位,前兩者都是根據(jù)接收的信號強度配合算法計算出藍牙終端到iBeacon或藍牙定位網(wǎng)關(guān)的粗略距離,定位精度不高。而藍牙AoA定位方案則是通過藍牙定位基站使用天線陣列接收藍牙信號,計算出藍牙信號到達角。基站將數(shù)據(jù)回傳到服務(wù)器,服務(wù)器利用已知的藍牙定位基站高度h和到達角AoA計算出藍牙終端的位置。一個藍牙定位基站即可定位藍牙終端,采用多個藍牙定位基站聯(lián)合定位則可以獲取更好的定位效果,定位精度可以到20~30厘米。
小科普:
AoA 是Angle-of-Arrival的縮寫中文解釋為到達角度測距,是基于信號到達角度的定位算法是一種典型的基于測距的定位算法,通過硬件設(shè)備感知發(fā)射節(jié)點信號的到達方向,計算接收節(jié)點和錨節(jié)點之間的相對方位或角度,然后再利用三角測量法或其他方式計算出未知節(jié)點的位置。
2、蜂窩定位技術(shù)
由于運營商的蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、覆蓋廣,為蜂窩網(wǎng)絡(luò)進行定位應(yīng)用奠定了較好的基礎(chǔ)。隨著蜂窩網(wǎng)絡(luò)不斷的技術(shù)革新,運營商在蜂窩網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)上也進行了大量的嘗試,蜂窩定位技術(shù)是一種簡單的定位技術(shù),方案簡單,適用性廣,但精度較差。使用信道探測參考信號進行定位,在基站密集部署的情況下,定位精度在5-10米左右。然而隨著商用5G的全面普及以及RTT、TDOA(OTDOA/UTDOA)、AoA/AoD等技術(shù)的加持下,蜂窩技術(shù)的定位精度有望進一步提高。
3、UWB定位技術(shù)
UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術(shù),利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。UWB信號的頻率高,功耗低,多徑分辨能力強,對信道衰落不敏感,這些特性特別適合UWB技術(shù)在室內(nèi)定位領(lǐng)域的應(yīng)用,是UWB定位技術(shù)精度較高的基礎(chǔ)條件。
在定位區(qū)域內(nèi)固定位置部署UWB定位微基站,UWB定位微標簽主動發(fā)送UWB超窄脈沖。定位系統(tǒng)基于UWB信號進行位置分析計算,UWB定位技術(shù)中常用的定位算法有TOF、TDOA等。UWB定位技術(shù)的精度較高,穩(wěn)定性高,同時成本也比較高,定位精度一般在30-50厘米范圍。
又是小科普:
ToF是Time of Flight的縮寫,直譯為飛行時間,通過給目標連續(xù)發(fā)送光脈沖,然后用傳感器接收從物體返回的光,通過探測這些發(fā)射和接收光脈沖的飛行(往返)時間來得到目標物距離。
TDOA是Time Differenceof Arrival的縮寫,一般解釋為到達時間差,通過測量信號到達監(jiān)測站的時間,可以確定信號源的距離。利用信號源到各個監(jiān)測站的距離(以監(jiān)測站為中心,距離為半徑作圓),就能確定信號的位置。
4、WIFI定位技術(shù)
Wi-Fi作為主要的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)之一,已經(jīng)普遍存在于人們的生活中。同時,它也作為一個定位技術(shù)被廣泛使用。Wi-Fi的定位應(yīng)用以前主要有兩種方式:Wi-Fi指紋庫定位和Wi-Fi基站定位,這兩種方式定位精度和穩(wěn)定性普遍不高,建筑物、人體都會影響定位的準確性,定位精度一般在5-20米范圍。
隨著Wi-Fi技術(shù)的不斷進步,特別是WiFi5和WiFi6技術(shù)成熟,Wi-Fi作為定位技術(shù)有了新的突破,其中兩個精度達到亞米級的定位技術(shù)開始進入實際應(yīng)用中:
Wi-Fi 信號到達角度(AoA)技術(shù):與藍牙AoA定位一樣采用AoA技術(shù)在信號接收端使用特殊設(shè)計的天線陣列,利用無線波形的相差計算出信號到達角度。當(dāng)多個基站一起使用時,通過三角定位的方式估算出設(shè)備位置。在實際應(yīng)用中,WiFi6 AoA的角度精度可以達到1度,實現(xiàn)亞米級定位。AoA技術(shù)只需基站或設(shè)備中的一方支持天線陣列,另一方無需硬件或軟件調(diào)整,非常適合對種類繁多的智能手機,無線筆記本,和Wi-Fi 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供跟蹤定位。
Wi-Fi信號飛行時間(TOF)技術(shù):TOF技術(shù)通過獲取無線信號傳播時間來估算無線基站和設(shè)備間的距離。隨著WiFi6的普及,Wi-Fi通訊頻道的頻寬可以達到160Mhz,使得該技術(shù)的理論精度達到1米,多個TOF基站即可提供厘米級或亞米級精度的定位。
隨著Wi-Fi技術(shù)的發(fā)展,這些定位技術(shù)性能還將不斷提升,硬件成本不斷降低,使Wi-Fi定位繼續(xù)成為一個重要的無線定位手段。
5、SLAM定位
SLAM(simultaneous localization and mapping)同時定位與地圖構(gòu)建技術(shù),概念始于上個世紀九十年代,SLAM技術(shù)研究運動體在陌生環(huán)境中同時完成定位與地圖構(gòu)建的工作。SLAM技術(shù)能同時解決定位與地圖構(gòu)建的工作,對于陌生環(huán)境的初次探索極為高效,但SLAM技術(shù)的要求也導(dǎo)致技術(shù)實現(xiàn)較為復(fù)雜,需要多學(xué)科交叉應(yīng)用才能取得較為理想的效果。
按照傳感器區(qū)分,SLAM主要包括激光SLAM和VSLAM(視覺SLAM)。激光SLAM使用激光雷達獲取周圍環(huán)境信息,這種方案起步較早,較為成熟。視覺SLAM使用攝像頭獲取周圍環(huán)境信息,根據(jù)圖像和位置構(gòu)建地圖,生成點云地圖,后續(xù)實時拍攝圖片和構(gòu)建的點云地圖進行匹配從而進行定位。近年來得益于攝像頭、視覺識別技術(shù)的發(fā)展加持,SLAM方案有了快速的發(fā)展,比如大家常用的掃地機器人就是通過這種方式進行障礙規(guī)避的。相對其他定位技術(shù),無論是激光SLAM還是視覺SLAM都能獲取到較高的定位精度,但成本相對較高,對于環(huán)境要求較高,不太適用于建筑內(nèi)。
除此之外,隨著5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模建設(shè)日益擴大。利用5G的大帶寬低時延及站點密集部署的特性,通過將藍牙\Wi-Fi\UWB\SLAM定位技術(shù)與5G相結(jié)合,一起提供面向5G網(wǎng)絡(luò)的多層次融合定位解決方案,有望在定位精度以及覆蓋范圍上實現(xiàn)定位性能的整體提升,后續(xù)我們也將針對如何將5G與藍牙\Wi-Fi\UWB\SLAM定位技術(shù)的融合解決方案進行具體闡述。
敬請期待。
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