RTLS技术对比，室内定位分析

讲到定位，我们可能首先想到的就是北斗卫星定位系统，GPS定位系统等，这些技术在室外定位已经得到了广泛的应用。针对于室内定位的了解却不是很多，原因是因为室外定位的卫星信号无法穿透建筑物。RTLS的全称是real time location system，是一种基于信号的无线电定位手段。目前国内RTLS行业主要用于人员和货物定位。

下面来说一下室内定位的集中分类和各自的优点。

1 蓝牙室内定位技术

目前蓝牙 iBeacon 定位的方式主要有两种：基于 RSSI（接收信号强度指示）和基于定位指纹，或者两者结合。

基于距离的问题在于，室内环境复杂，而蓝牙作为2.4GHZ高频信号，会受到很大的干扰。加上室内的各种反射折射，手机所获取的 RSSI 值并没有太大的参考价值；而与此同时，为了提高定位精度，就不得不对 RSSI 值进行多次获取来平滑结果，这就意味着时延的增加。而基于定位指纹的主要问题在于，前期获取指纹数据的人力成本和时间成本非常高，数据库维护困难。并且在基站有调整的情况下，数据都会被影响。所以，如何在定位精度、延时和成本之间进行权衡和取舍，就成了蓝牙定位的主要问题。

优势：设备体积小、短距离、低功耗，容易集成在手机等移动设备中； 

缺点：蓝牙传输不受视距的影响，但对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大且在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵；

适用：蓝牙室内定位主要应用于对人的小范围定位，例如单层大厅或商店。

2 室内WiFi定位技术Wi-Fi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，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。

优势：总精度较高，硬件成本低，传输速率高；可应用于实现复杂的大范围定位、监测和追踪任务。

缺点：传输距离较短，功耗较高，一般是星型拓扑结构。

适用：Wi-Fi定位适用于对人或者车的定位导航，可以于医疗机构、主题公园、工厂、商场等各种需要定位导航的场合。

3RFID定位RFID室内定位技术

射频识别（英语：Radio Frequency IDentification，缩写：RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。

无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。标签包含了电子储存的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。

优势：射频识别室内定位技术作用距离很近，但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息；标签的体积比较小，造价比较低。

缺点：不具有通信能力，抗干扰能力较差，不便于整合到其他系统之中，且用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善。

适用：射频识别室内定位已经被仓库、工厂、商场广泛使用在货物、商品流转定位上。

4ZigBee定位Zigbee室内定位技术

ZigBee室内定位技术通过若干待测节点和参考节点与网关之间形成组网。ZigBee协议层从下到上分别为物理层（PHY）、媒体访问层（MAC）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。网络设备的角色可分为ZigBee Coordinator、ZigBee Router、ZigBee End Device等三种。支持网络拓扑有星型、树型、网型等三种。

优势：功耗低、成本较低、延时短、高容量以及高安全，传输距离较长；可支持网状拓扑，树状拓扑和星型拓扑结构，组网灵活，可实现多跳传输。

缺点：传输速率低，定位精度对算法要求较高。

适用：目前zigbee系统定位已广泛应用于室内定位、工业控制、环境监测、智能家居控制等领域。

5UWB定位技术UWB定位技术

超宽带无线(UWB)技术是近年来提出的室内高精度无线定位技术，具有高达纳秒级别的时间分辨能力，结合基于到达时间的测距算法，理论上可以达到厘米级的定位精度，可以满足工业应用的定位需求。

整个系统划分为三层：管理层、服务层、现场层。系统层次划分明确，架构清晰。

优势：具有GHz量级的带宽，定位精度高；穿透力强，抗多径效果好、安全性高。

缺点：但由于新加入的盲节点也需要主动通信使得功耗较高，同时该系统成本高；

适用：超宽带技术可用于雷达探测，同时应用于各个领域的室内精确定位和导航。

6红外线室内定位红外线室内定位

红外线室内定位有两种，第一种是被定位目标使用红外线IR标识作为移动点，发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位；第二种是通过多对发射器和接收器织红外线网覆盖待测空间，直接对运动目标进行定位。

优势：较高的室内定位精度，抗干扰能力强；

缺点：红外线只能视线传播，穿透性能极差，当标识被遮挡时就无法正常工作，也极易受灯光、烟雾等环境因素影响明显；

传输距离不长，使其在布局上，无论哪种方式，都需要在每个遮挡背后、甚至转角都安装接收端，布局复杂，成本较高。

适用：适用于实验室对简单物体的轨迹定位记录以及室内自走机器人的位置定位。

7超声波定位技术超声波定位系统

超声波定位技术是基于超声波测距系统而开发，由若干个应答器和主测距器组成，利用反射式测距法和三角定位等算法确定物体的位置。优势：定位整体精度很高，达到了厘米级；结构相对简单，有一定的穿透性而且超声波本身具有很强的抗干扰能力。

缺点：空气中的衰减较大，不适用于大型场合；反射测距时受多径效应和非视距传播影响很大，造成需要精确分析计算的底层硬件设施投资，成本太高。

适用：超声波定位技术在数码笔上已经被广泛利用，而海上探矿也用到了此类技术，室内定位技术还主要用于无人车间的物物定位。

8iBeaconiBeacon定位

iBeacon是苹果公司提出的“一种可以让附近手持电子设备检测到的一种新的低功耗、低成本信号传送器”的一套可用于室内定位系统的协议。 这种技术可以使一个智能手机或其他装置在一个iBeacon基站的感应范围内执行相应的命令。

以上是目前主流的室内定位方案，每种定位模式均有其优势和劣势，随着室内定位和科技的发展，未来必定是多模式融合定位的结果，同时更大的难题是室内外无缝切换定位解决方案。