1、Applied TechnologyN用技術文章編號：1674-9146(2011 )09-()088-03物聯網中幾種定位技術應用的比較分析*李雪梅（山西大學工程學院.山西太原 030013）摘 要：根據在實際工作中應用物聯網中的各種定位技術的開發經驗.對目前物聯網中定位技術的概念、原理和特 點進行了分析和比較，根堀這些特點和在實際應用中的測試結果對輸聯網中這兒種定位技術的應用提出建議 關鍵詞；楊聯網；電子標寥；定位扌丈術中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House

2、. All rights reserved, Applied Technology© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, Applied Technology無線通信技術的成熟和發展.帶動r物聯網時 代的到來越來越多的無線網絡技術.例如WiFi, WiMax, Zigbee Ad hoc, BlueTooth RF1I）和 Ultra* ideBand （JWB）,在辦公室、家庭、T.廠、公 園等大眾生活的方各面止得到廣泛應用，卑于無線 網絡的物聯網應用已

3、蓬勃發展起來，并且具冇廣闊 的發展前駅。1幾種常用的定位技術無線通信技術的成熟和發展.帶動r新興物聯 網的出現.越來越多的應用都需要自動定位服務 以下就口前常見的技術幾個無線定位技術如RHD 技術、Zigbee技術和UWB技術做個比較1.1 RFID 技術RE11）是 Kadio Frequency Identification 的縮寫， 即射頻識別.常稱為感應式電子芯片或近接K、感 應卡、非接觸R、電子標簽、電子條碼等，射頻識 別是一種利用無線射頻方式在讀寫器和電子標簽之 間進行非接觸的雙向數據傳輸以達到口標識別和 數據交換口的的技術",也是口詢市場上使用的比 較成熟的產品之一。1

4、.1.1基本原理REID射頻識別是種非接觸式的口動識別技 術，它通過射頻信號自動識別1標對象并獲取相關 數據識別T.作無須人T.十預.可丁作于各種惡劣 壞境RHI）技術可識別高速運動物體并町同時識別多個標簽，操作快捷方便，射頻識別系統的基本模型見圖1,其中，電子 標簽又稱為射頻標簽、應答器、數據載體；閱讀器 乂稱為讀出裝置、打描器、通訊器和讀寫器 取決 于電子標簽是否可以無線改寫數據）電子標答與 閱讀器之間通過朗合組件實現射頻信號的空間（X 接觸）耦合、在耦合通道內，根據時序關系，實現 能馱的傳遞、數據的交換。門一_電子標簽（非接1趁的轅丟釵休）攝合元件（線闖、詆減無線,）圖1 RFID基本模

5、型1.1.2系統特點在實際應用中，感應 俳接觸）式巡檢系統止 全面取代接觸式系統.而被大多數用門采用。它具 冇以下特點。1）快速識別，RH1）辨識器町同時辨識讀取數 個RFID標簽2）體積小型化、形狀多樣化o RFII）在讀取上 并不受尺寸大小與形狀限制.可應用于不同產品。3）抗污染能力和耐久性RHI）對水、油和化© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, Applied Technology© 1994-2013 China Academic Jo

6、urnal Electronic Publishing House. All rights reserved, Applied Technology基金項目慶學生創新項目（110148057）收稿日期:2011-07-13:修回日 2011-08-15作者簡介：李雪梅（1962-），女山西太原人教校，主耍從爭敦據庫與軟堀挖扱、物聯網技術應用研究.E-inaU jjn噸163am仝CHECH INNOVATION & PRODUCTIVITY-088- I No-9 20H.Total No.212© 1994-2013 China Academic Journal Elect

7、ronic Publishing House. All rights reserved, Applied Technology應用技術惓藥品等物質具冇很強抵抗性，RFI1）卷標足將數 據存在芯片中因此可以免受污損。4）可重復使用。RFID標簽可以重復地新增、 修改、刪除RFI1）卷標內儲的數據，方便信息的 更新。5）穿透性和無屏障閱讀 在被覆蓋的情況 下.RH1）能夠穿透紙張、木材和翊料等非金屬或 非透明的材質，并能夠進行穿透性通信C1.1.3應用實例0 m BHI）的應用非常廣泛.典型應用冇物 流、制造業、醫療、身份識別、交通等°1）物流:物流過程中的貨物追蹤，信息自動 采集，倉儲

8、應用港口應用郵政，快遞2）制造業，牛產數據的實時監控.質戢追蹤. 自動化生產。3）醫療。醫療益械俘理，病人身份識別，嬰 兒防盜。4）身份識別。電子護照身份證，學生證等 各種電子證件；馴養動物.備牧牲口，寵物等識別 管理。5）交通 出租車管理，公交車樞紐管理，鐵 路機車識別等:，1.2 Zigbee 技術Zigbee是IEEE 802.15.4協議的代名詞 根據 這個協議規定的技術是一種短距離、低功耗的無線 通信技術Zigl>ee在中國被譯為紫蜂”.它與藍 牙相類似.是一種新興的短距離無線技術, 1.2.1基本原理Zigbee技術就是通過在待定位區域布設大量的 廉價參考節點.這些參考節點間

9、通過無線通信的方 式形成一個大型的自組織網絡系統，當待定位區 被感劇對象的信息時,在通信距離內的參考節點能 快速的采集到這些信息.同時利用路由廣播的方式 把信息傳遞給苴他參考節點.最終形成了一個信息 傳遞鏈并經過信息的多級跳躍I叫傳給終端電腦加以 處理.從而實現對一定區域的氏時間監控和定位， 見圖2叫1.2.2系統特點1）數據傳輸速率低。僅1（） KB/s到250 KB/s, 專注于低傳輸應用。2）功耗低，在低耗電待機模式下，兩節普通 5號十電池叮使用6個月到2年.免去了充電或者 頻繁更換電池的麻煩 這也是Zigbee的支持者所 一直引以為豪的獨特優勢。圖2 Zigbee的定位原理示意圖3）成

10、本低，因為Zigbee數據傳輸速率低.協 議簡單.所以大大降低/成本。且Ziglx>e協議免收 專利費，1.2.3應用實例Zigbre并不是用來與藍牙或者其他已經存在的 標準竟爭，它的目標定位于現存的系統還不能滿足 其需求的待定的市場它冇著廣闊的應川而景其 應用領域主要包括以下幾方面，1）家庭和樓宇網絡?？照{系統的溫度控制、 照明的自動控制、窗簾的自動控制、煤氣計北控 制、家用電器的遠程控制等。2）T業控制。各種監控器、傳感器的門動化 控制井下礦工的人員定位等。3）商業。智慧型標簽等。4）公共場所）煙霧探測器等。5）農業控制收集各種土壊信息和氣候信息。1.3 UWB技術L WB是一種無線

11、載波通信技術.與常見的通信 方式便用連續的載波不同.LWB采用極短的脈沖信 號來傳送信息.通常每個脈沖持續的時間只冇幾十 ps到兒ns的時間 這些脈沖所占用的帶寬其至髙 達幾GHz,因此最大數據傳輸速率可以達到幾百 MbpSo1.3.1準本原理IWB定位系統設定兒個定位參考點以接收待 測點 數就上百）發出的高斯脈沖信號。當一個高 斯脈沖中代碼序列被參考點收到時它將在一個時 間整合相關器內與當詢產牛.的-個對照序列作比 較當收到信號的位移與對照信號相吻合.即出現 一個相關高峰信號處理接收到的脈沖序列得到接 收時間，從而利用定位算法計算得到待測點的坐 標.見第90頁圖3%1.3.2系統特點IU B

12、作為一項新的短距離無線通訊技術，具有 以下-些傳統的通訊技術無法比擬的優勢,© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, Applied Technology應用技術© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, Applied Technology應用技術科技創新與生產力20H年9月總第212期一 Q89-© 1994-

13、2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, N用技術Applied Technology圖3 U/VB的定位原理示意圖1）定位精度髙運用到達時間差（TODA ）和 到達時間角度UOA）的混合定位方法.利用三維 坐標將定位謀差降到用小。2）范圍覆蓋廣。UWB屬于中短距離范圍內的 通訊技術非常適合構建寧內環境的實時定位系 統.目前的單個傳感器定位單元的欖蓋面積達到 300亦，傳感器網絡的信號發射節點跟信號接收節 點之間的最大距離達到60 nio3）實時性好，相對于苴他定位技術.UWB定

14、位一個很大的優勢就是它具有較好的實時性4）穿透力強。VWB信號具有非常強的穿透 力。l；WB信號能穿透樹葉、土地、混凝土、水體 等介質岡此軍事上UWB雷達可用來探測地雷. 民用上可杳找地F金屬管道、探測髙速公路地卑等,5）通信能力。由于UWB使用的頻點較高， 它的數據傳輸速率相當高。6）功耗低UWB系統使用間歇的脈沖來發送 數據脈沖持續時間很短，一般在0.2-1.5 ns之 間，有很低的占空因數.因此系統功耗很低,在高 速通信時系統的耗電量僅為幾百微瓦至幾毫瓦 1.3.3應用實例UWB由于功耗低、抗多徑效果好、安全性高、 系統復雜度低.尤其是能提供非常楙確的定位粘度 等優點.已成為未來無線定位

15、技術的熱點和泮選 但相比較苴他的定位技術.它的成本和造價相對妥 高一些.目麗在國內的民用T.業中的應用主耍石 油、電力和民航尊大型企業的野外人員、物資粘確 定位、傳感器網絡、機器人運動跟蹤等2各種定位技術應用比較綜上所述.物聯網在各個行業的應用L1經非常 廣泛.而且應用的范網也有很多交叉.但是由于在 不同環境和場合下要求的定位特度不同使用范圍 還是冇所區別在實際丁作的應用中.根據安裝環 境的不同以及將度、距離等的差別.它們還有著不 同的便命。表1是3種定位技術的一個簡單比較，這些定 位技術各冇自己的待點和適用范I制.可以根據應用 范圉的不同耍求而選用適合的技術來實現表1 3種定位技術比較定位技

16、術RFD采用無線射頻識別技 技術成熟.實時 性殘亠定位軸度大約 在 3 lOmL 間成本低用于對軻度 :求（、島的場所如 貨物定位高速公珞 收費等aZ采用ZUJeeU術 抗干擾能'力強.能耗 小，定位軸廢在A 5m 之 Wo成衣不高.用于對精 度要求一般的場所的 場所.如井下人員定 位.醫院病人定伎、 設備定位等，UWB采用無線超寬帶定位 技術.技術先進定 位精*林度在 0 15 hz之間成本較用于對粘 度有一定要求.如油 田人員、物逝定位. 機場物資定位事。3結束語我國的物聯網研究與應用經過近10年的發展， （I前基本上已處于,J國際水平同步的階段,并且有 了一些自主研發的、具冇自主

17、知識產權的產品.隨 看物聯網的迅速發展和應用，物聯網必將成為人們 日常工作和生活不可缺少的一部分。卷考文獻：1巨天強.RFD的發展及其應用的現狀和未來fl甘肅科技.20（9 旳 15王立波.陳慈發CC2431的宣內定位系統設計皿單片機 與抿入式系統應用,2（X1858B MarhYabrilh超寬帶無錢電星牡北京：電子工業 出版,2005（I任烷輯王雯）© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, N用技術Applied Technology© 199

18、4-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, N用技術Applied TechnologyAnalysis on Comparing Location Techniques of Internet of ThingsLi Xue-meiEngineering College of Shanxi University, Taiyuan 030013 China)Abstract:According to exploitation experiences of location techniques which were applied internet of things in practicalwork, lhe auihor analyzed and compared concept, principle and features o