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室内精准定位技术之比较:工厂人员定位技术该如何选择?

发布日期:2022-05-12 06:49   来源:未知   阅读:

  工厂,尤其是化工厂和制造业工厂,精准人员定位技术多种多样,从最早的WiFi定位、RFID定位再到蓝牙、Zigbee、UWB定位,直到这两年兴起的蓝牙AOA厘米级高精度定位,定位技术已不下六种。在具体的项目中该如何选择定位技术路线是困扰企业IT部门的大问题。从定位精度上来讲,UWB和蓝牙AOA定位的精度最高,均可做到30cm的定位精度。次之是蓝牙4.x和Zigbee,定位精度一般为2~5米;再次之是WiFi和RFID,同属于区域定位,尤其是RFID,无定位精度可言。

  WiFi定位一般 采用RSSI定位算法或指纹算法,定位精度一般在15~20米。在有些工厂由于需要建设WiFi覆盖,工厂管理者希望在建设无线网络覆盖的同时随带能把人员定位也给完成,但是用于满足工厂上网的AP覆盖密度远远不够,这就需要增加AP的铺设密度。正常情况下,AP每隔20米甚至50米铺设AP,但是WiFi定位要求在同一个位置至少能搜索到三个AP发射的WiFi信号,这就需要增加大量的AP设备;对于工厂而言,需要增加建设AP的成本,这样WiFi定位的性价比就很高。于WiFi定位技术而言,由于WiFi功耗大,定位标签的电量使用时长持续短,再加上定位精度过低,目前已无终端定位厂商支持,处于淘汰的技术。

  RFID定位技术兴起于2000年初,一般采用125K+433MHZ或125K+2.4GHz,125K用于低频感知,433MHz或2.4GHz用于数据传输。RFID在定位时,为每个125K的低频激活器配置唯一的天线K低频感知的范围很小,一般只有1~2米,定位终端在经过125K激活器时能收集到激活器的天线编号,这样就知道定位卡走到哪里了。125K低频激活器采用DC24V或220V供电,安装施工不易,建设时一般是在房间的门内和门外各放一个低频激活器,这样就能判断出佩戴定位终端的人到底进门还是出门,无定位精度可言,属于区域级定位。

  虽然在一些监狱、看守所的项目中仍有使用由于只能做到房间级、区域级定位并且部署硬件较多,也逐渐处于淘汰的边缘。

  本文重点介绍蓝牙4.x、UWB、Zigbee以及蓝牙AOA高精度定位技术。

  从定位精度上而言,UWB和蓝牙AOA的定位精度是一致的,都能做到30cm的定位精度;米级定位首选蓝牙和Zigbee

  由于蓝牙和Zigbee一般采用信号场强RSSI三点定位算法来定位,抗干扰性相对弱一些

  定位技术和信号传输是两个概念,就像手机能够在高德或百度地图中定位一样,手机在室外采用GPS定位,信号传输则使用4G或5G传输。不同的定位技术结合传输方式的不同,就存在信号的传输距离不同

  不同的定位技术既可以采用定位技术本身做数据传输,也可以与其它的传输方式结合做信号传输。举个例子,蓝牙定位可以采用蓝牙网关或基站做数据传输,一个蓝牙基站的传输距离约10~20米;但蓝牙定位也可以结合窄带通信Lora基站作为传输通道;单台Lora基站传输距离为300米,蓝牙定位+Lora数传就相当有优势。这也是目前工厂,尤其是化工厂主流的定位技术。

  再举个例子,定位手环具备4G模块,可通过4G传输,同时定位手环具备蓝牙定位功能,通过蓝牙定位,通过4G传输就不需要任何的数据传输基站,这样更省建设成本。

  在一些实际的场景中,比如学校,养老院和医院由于定位的人员数据特别多,这就需要考虑单个数据传输基站的并发量,如果并发量小就不适合于此场景。比如Lora基站在传输距离为500米时,单基站并发处理能力最大110~150个定位终端,在学校定位中,一个学校有可能上万人,这种场景就不适合于Lora传输。但是一般的化工厂或制造业工厂,由于员工数据少,面积大,单台基站的覆盖距离足以满足此场景下的定位。

  蓝牙定位+Lora数据传输,一般采用蓝牙信标作为定位的基础设施,也即定位锚点,信标使用电池供电,由于Lora的传输距离远,在所有的方案中是建设成本最低;而UWB定位和蓝牙AOA定位由于定位基站本身的价格较高,是所有定位技术中建设成本最高。

  对于工厂环境,尤其是能源、化工企业,由于厂区面积较大,对定位精度要求不高,一般为3~10米的定位精度,建议采用蓝牙+Lora的方式,这种方式建设成本最低,定位精度适中。

  对于监狱、看守所、戒毒所环境,由于定位环境中房间众多,要求定位精度相对较高,建筑采用蓝牙AOA方式定位,一个房间一个蓝牙AOA基站就可以覆盖。成本适用的同时,定位精度又特别高。

  对于隧道、矿井等环境,由于隧道狭长、相对空旷,建议采用UWB定位,建设成本相对低外,还能达到厘米级的定位效果。