精度首
先我们弄清楚一点。2.4GHz因为是ISM band没有license,所以大家都喜欢用。Wi-Fi 802.11BGN、
蓝牙、Zigbee甚至Project
Loon的通信链路都是它,看起来无所不能。但是这是不是意味着这个band就适合做所有的工作呢?答案是否定的,最起码对于室内定位这一项来说。
先来说一个可能很多人都不知道的事实吧,大家有没有注意到甚至好奇为什么Wi-Fi信道的频率上限大概是
2.45 GHz。(见下图,来源wikipedia by Michael Gauthier)
恩...其实主要的原因之一是因为微波炉的主要辐射的中心频率是
2.45 GHz。
而即使有很好的电磁屏蔽,微波炉泄露的功率仍然可以大大影响Wi-Fi的信号。曾经去朋友家做客,在我说完上述这段话后他恍然大悟:“难怪我一微波网就断
了!”那么,微波炉是靠什么加热的呢?让水分子振动,分子摩擦碰撞产生热能。这个过程是电磁波能量被吸收转化成热能的过程。
这个过程同样会发生在Wi-Fi和蓝牙的身上,换言之,人体会对信号产生极大的衰减!同
事说过这样一句话,在你和iBeacon之间站个特别大的胖子,定位误差一下子就上去了。很可悲的是,这是事实。之前某位仁兄说iBeacon的信号衰减
很快速,线性区间很小。我假设X轴是距离,Y是接收到的信号强度或者路径衰减吧。Wi-Fi和蓝牙同样是2.4GHz,难道信道特性差了很多?怎么可能!
答主好歹也是通信专业毕业的,距离和衰减之间的关系无论你是直接用线性拟合还是套用其他更复杂的公式,我就从来没有看到过说发射功率的不同会对衰减特性有
影响!究其原因答主
揣测是那位仁兄没有剥离掉接收端放大器的作用, which can be really huge. 附上最简单的一幅图,"FSPL for common 802.11 frequency bands" by Sss41,来自wiki。
感谢你读到了这里,我们转回精度的问题吧。
Wi-Fi和iBeacon的定位精确度谁好谁坏非常不好说。It highly depends. 影响因素主要是节点的密度、布设位置、环境的复杂程度以及ibeacon是否使用三边定位。
多数情况下,Wi-
Fi节点密度太低,不能给出十分精确的定位结果。就像我在另外一个回答中提到的:我很难想象会有人为了更精准的定位而在现有的Wi-Fi系统中新加入路由
器。Wi-Fi指纹采集会让精度有一个质的飞跃,只可惜指纹会随着建筑物内部环境的变动而变动。就答主本身的知识而言,每三个月或半年就需要重采一次以保
证高精度。更复杂的指纹匹配算法能在保证精度的同时降低采集频率,这里就不展开说了。另外一个提高精度的方法就是和惯性导航结合起来,在瞄准的客户端都是
智能手机的前提下这种方案几乎被所有的厂商采用,并且事实证明确实能提高精度(各家的算法在惯导上拼得跟绝对定位一样激烈)。
iBeacon系统
因为属于新设系统,保证不串扰过度的情况下可以布得很密,当然这个要考虑成本。Proximity系统我们就不说了,根据POI的个数和位置可以自由调整
所需节点的个数。这里我们重点讨论和Wi-Fi定位同样的,需要覆盖使用场景的三边定位。现在几乎所有的iBeacon节点都是用电池供电的,每个
iBeacon节点的发射功率并不能调的过高否则后续维护频率会过高。这就意味着iBeacon节点不能太稀疏。以答主目前的经验来看,假定使用的是普通
纽扣电池,电池使用寿命不少于6个月(如果可以容忍很慢的位置刷新频率的话,电池使用寿命可以更长),想实现三边定位的话节点的密度大概为三十平方米左右
一个(办公区域)到七八十平方米一个(室内或室外开阔空间)的水平。使用以上的布置,答主的队伍做到了3米的精度(只靠BLE),并不像其他同学所说只能
做到五米开外。
这里就有一个我很喜欢强调的观点:
定位精度、硬件成本以及算法复杂度之间肯定是要有互相妥协的,三个变量函数对应等号的另外一端是你要求达到的客户体验。个人观点:Wi-Fi的定位精度对于大多数室内应用来说应该是足够的,5m哪怕是10m以内,左右走两步看看就基本上可以找到你要找的东西。而且Wi-Fi暂时有一个iBeacon短期之内做不到或者很难做的优势:
可以反向定位。网络建设整体成本首先,一个室内定位系统的成本一定会包含地图制作的成本,这个成本可大可小。有了室内建筑蓝图,还是可以很容易地制作出精度比较高的室内陆图的。但是如果是像笔者知道的有的企业靠人工丈量...额..时间成本就不提了,精度有保证么?
就定位系统成本来说,如果不考虑新加节点的话,Wi-Fi三边定位可以认为是最小的。你需要的仅仅是软件层面的适配,不论是正向还是反向定位。Wi-Fi指纹匹配系统的话,成本就要高很多,主要是收集和更新指纹的成本。
如
上文所说,如果要实现三边定位的话iBeacon系统需要布设大量的蓝牙节点。对于大型应用场景来说节点的数量不容小觑。以一个三万平米的商场为例,平均
五十平方米布置一个节点的话,覆盖全部范围需要600个节点。以大量生产每个三十RMB左右的成本计算,需要18K RMB。听起来还可以对吧?
但是!在
目前的BLE框架下实现全自动的电量监测汇报很困难。如果使用诸如CSR
MESH之类的技术的话操作不当甚至会更快地耗尽电池,得不偿失。那么,商场或者需要派人经常性巡检,或者需要每年把全部节点的电池换一遍,还要担心在商
场里随时会出现service
outage(这不是开玩笑,蓝牙节点里总会有次品,会用数倍于其他节点的速度烧干电池!)。我想这对于商家来说是近乎不可接受的。
上层应用开发应
用开发层面从上往下包含UI、地图、算法等几个部分。据答主所知,Wi-Fi和iBeacon在这几个方面的难易程度几乎没有任何区别。除了一点,iOS
系统在iOS5还是iOS6时代(具体我记不清了),下架了所有的Wi-Fi扫描类APP并且关闭了公用的API。后续的类似应用或者是基于Wi-Fi的
定位APP几乎都是用私有API实现的,而且结果似乎都不理想。但是好像最近在iOS8上情况有了变化,请知道的同学不吝赐教,多谢。
总的来说答主的观点是:对于中小型应用场景,在布设成本和维护成本可以接受的情况下,可以考虑用iBeacon系统来做比较高精度的室内定位。而对于大型应用场景,使用Wi-Fi和惯导覆盖大部分的区域,配合在关键路口、POI布设的iBeacon节点进行临近定位校准,方为上上之策。