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在室內(nèi)一般GPS信號較弱或沒有GPS信號。而GPS是告訴飛控,無人機的位置(相對于地的位置),也就是我們所說的GPS定位。目前主流的室內(nèi)定位技術(shù)都在下面這幅圖中。
地磁定位作為一種新興的室內(nèi)定位方法,借助地球磁場強度在每個位置的唯一性實現(xiàn)定位功能,其優(yōu)勢在于安全可靠、成本低廉、對環(huán)境要求低等,只通過智能手機內(nèi)置的地磁傳感器即可實現(xiàn)定位,通常精度在2米以內(nèi)。
室內(nèi)陸磁定位的不足:
1、室內(nèi)環(huán)境有較大的變動時需要重新采集地磁數(shù)據(jù)。
2、初始位置的獲取較為困難。
3、地磁定位的穩(wěn)定性相對較差,易受到金屬物或室內(nèi)環(huán)境變化的影響。
地磁定位的優(yōu)勢:
1、無需部署額外的硬件,因此成本也較低。
2、地磁導(dǎo)航的誤差不會隨著時間產(chǎn)生累計效應(yīng)。
Wi-Fi技術(shù)
通過無線接入點(包括無線路由器)組成的無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN),可以實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境中的定位、監(jiān)測和追蹤任務(wù)。它以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(無線接入點)的位置信息為基礎(chǔ)和前提,采用經(jīng)驗測試和信號傳播模型相結(jié)合的方式,對已接入的移動設(shè)備進行位置定位,最高精確度大約在1米至20米之間。如果定位測算僅基于當(dāng)前連接的Wi-Fi接入點,而不是參照周邊Wi-Fi的信號強度合成圖,則Wi-Fi定位就很容易存在誤差(例如:定位樓層錯誤)。另外,Wi-Fi接入點通常都只能覆蓋半徑90米左右的區(qū)域,而且很容易受到其他信號的干擾,從而影響其精度,定位器的能耗也較高。
優(yōu)點:
1、定位精度較高,WIFI密集人流多的地方相當(dāng)精確。
2、速度快。
3、周圍WIFI無法連接也能定位。
缺點 :
1、沒有WIFI就無法定位。
2、必須處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)。
3、密集部署。
4、需要打眼走線。
藍牙通訊是一種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù),在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{牙局域網(wǎng)接入點后,將網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式,并保證藍牙局域網(wǎng)接入點始終是這個微網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備。這樣通過檢測信號強度就可以獲得用戶的位置信息。
藍牙定位主要應(yīng)用于小范圍定位,例如:單層大廳或倉庫。對于持有集成了藍牙功能移動終端設(shè)備,只要設(shè)備的藍牙功能開啟,藍牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M行位置判斷。
不過,對于復(fù)雜的空間環(huán)境,藍牙定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差,受噪聲信號干擾大。
超寬帶技術(shù)(UWB)
早期被用來應(yīng)用在近距離高速數(shù)據(jù)傳輸,近年來國外開始利用其亞納秒級超窄脈沖來做近距離精確室內(nèi)定位。超寬帶技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)的定位方法有較大差異,它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波,而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的非正弦波極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù),可用于室內(nèi)精確定位,例如:戰(zhàn)場士兵的位置發(fā)現(xiàn)、機器人運動跟蹤等。
超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比,具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能夠提高精確定位精度等優(yōu)點,通常用于室內(nèi)移動物體的定位跟蹤或?qū)Ш健WB高精度定位技術(shù)用于無人機室內(nèi)定位的技術(shù)。UWB定位技術(shù)因為其高精度在室內(nèi)定位技術(shù)中占有很高的名望,他能提供高達2厘米的三維定位精度完全滿足無人機室內(nèi)定位導(dǎo)航的要求。
利用攝像機拍攝到該標(biāo)志物信息進行圖像處理,最后確定所在位置的方法。計算機視覺技術(shù)使計算機模擬人類的視覺過程,具有感受環(huán)境的能力和人類視覺功能的技術(shù)。圖像處理、人工智能和模式識別等技術(shù)的綜合。
RFID技術(shù)
RFID定位技術(shù)利用射頻方式進行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù),實現(xiàn)移動設(shè)備識別和定位的目的。它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級定位精度的信息,且傳輸范圍大、成本較低;不過,由于以下問題未能解決,以RFID定位技術(shù)的適用范圍受到局限。
1. RFID不便于整合到移動設(shè)備之中。
2. 作用距離短(一般最長為幾十米)。
3. 用戶的安全隱私保護。
4. 國際標(biāo)準(zhǔn)化。
RFID的落地產(chǎn)品一圈圈圍繞著的是天線,中間的是芯片,這是一款無源RFID電子標(biāo)簽。
ZigBee是一種短距離、低速率的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它介于RFID和藍牙之間,可以通過傳感器之間的相互協(xié)調(diào)通信進行設(shè)備的位置定位。這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器。ZigBee的技術(shù)特點:
1、低功耗,由于ZigBee的傳輸速率低,發(fā)射功率僅為1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee設(shè)備非常省電。據(jù)估算,ZigBee設(shè)備僅靠兩節(jié)5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間,這是其它無線設(shè)備望塵莫及的。
2、低成本, ZigBee模塊的初始成本在6美元左右,估計很快就能降到1.5—2.5美元, 并且ZigBee協(xié)議是免專利費的。低成本對于ZigBee也是一個關(guān)鍵的因素。
3、時延短,典型的搜索設(shè)備時延在30ms,休眠激活時延時15ms。
4、網(wǎng)絡(luò)容量大,一個星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個從設(shè)備和一個主設(shè)備, 一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在最多100個ZigBee網(wǎng)絡(luò), 而且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。
5、可靠,采取了碰撞避免策略,同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙,避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。
6、安全,ZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能,支持鑒權(quán)和認證, 采用了AES-128的加密算法,各個應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。
超聲波技術(shù)
超聲波定位主要采用反射式測距(發(fā)射超聲波并接收由被測物產(chǎn)生的回波后,根據(jù)回波與發(fā)射波的時間差計算出兩者之間的距離),并通過三角定位等算法確定物體的位置。
超聲波定位整體定位精度較高(厘米級)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,但容易受多徑效應(yīng)和非視距傳播的影響,降低定位精度;同時,它還需要大量的底層硬件設(shè)施投資,總體成本較高。
紅外線技術(shù)室內(nèi)定位是通過安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器,接收各移動設(shè)備(紅外線IR標(biāo)識)發(fā)射調(diào)制的紅外射線進行定位,具有相對較高的室內(nèi)定位精度。
但是,由于光線不能穿過障礙物,使得紅外射線僅能視距傳播,容易受其他燈光干擾,并且紅外線的傳輸距離較短,使其室內(nèi)定位的效果很差。當(dāng)移動設(shè)備放置在口袋里或者被墻壁遮擋時,就不能正常工作,需要在每個房間、走廊安裝接收天線,導(dǎo)致總體造價較高。
光流傳感器
光流利用的是圖像的變化處理,用于檢測地面的狀態(tài),從而監(jiān)測飛機的移動;主要用于保持飛機的水平位置,以及在室內(nèi)實現(xiàn)定高和定點飛行。
PX4Flow 是一款與Pixhawk飛控配套使用光流傳感器。傳感器擁有原生 752×480 像素分辨率,計算光學(xué)流的過程中采用了4倍分級和剪裁算法,計算速度達到250Hz(白天,室外),具備非常高的感光度。與其他滑鼠傳感器不同,它可以以120Hz(黑暗,室內(nèi))的計算速度在室內(nèi)或者室外暗光環(huán)境下工作,而無需照明LED。