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各种智能跟随定位技术解剖

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ruzhu 发表于 2019-5-9 12:12:06 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
各种智能跟随定位技术解剖
一、   目前市面上主流的智能跟随技术有5
1)       蓝牙,WIFI定位
2)       GPS定位
3)       UWB定位
4)       视觉定位
5)       超声波定位
二、   几种技术的原理和对比
牙(iBeacon),WIFI定位
目前来说这两种技术定位精度非常差,蓝牙5.0及以前版本是利用RSSI信号强度来定位距离,精度很难做到米级以上,如果还要定位角度的话,需要有定向天线。有两种方法,一直是两个蓝牙模块,定向天线朝向不同,根据天线接收的信号强度比例来计算信号源角度;另一种方法是天线加装旋转机构,类似雷达旋转扫描方式找到信号最强的方向。WIFI定位原理类似。还可以根据多个设备组网提高定位精度,但实用性确实不算太好。所以目前这两种方法定位不理想,没有做跟随产品。
以后蓝牙5.1技术成熟后,会有机会。蓝牙5.1支持天线阵列,天线阵列接收RF信号时有相位差异,根据相位差异可以计算出信号源的距离和角度。从蓝牙5.1新公布的技术标准,定位精度可以达到CM级别,角度精度可以达到5度以内。目前蓝牙技术联盟已经公布蓝牙5.1标准,还没有产品推出,按照半导体器件推出进度规律,一般两年后市场有望推出成熟量产的蓝牙5.1芯片或模块,还是挺让人期待的。不过从其原理来看,蓝牙5.1也不会很完美,有个多径反射问题,在室内空间不大的情况下或者周围有柱子,金属等等电磁波发射物会对信号源的信号多径反射,最后天线接收到的信号来自多个方向,会造成定位错误。
成熟应用案例:无
1)GPS定位
GPS定位非常成熟,应用也很多。不过做跟随只能在室外,因为室内无法接收卫星信号。并且GPS定位精度低,一般情况只能做到3米级以上。对距离误差不敏感的产品可以使用。例如植保无人机定位,并且还有摄像头做辅助定位才能达到足够精度。
成熟应用案例:大疆植保无人机
    参考网址:https://www.dji.com/cn/products/spraying-solutions?site=brandsite&from=nav
大疆植保无人机.png
2)UWB定位
UWB最初的定义是来自于60年代兴起的脉冲通信技术,又称为脉冲无线电(Impulse Radio)技术。这种技术用上升沿和下降沿都很陡的基带脉冲直接通信。定位精度可以做到CM级别。
做跟随技术的话,除了定位距离还需要确定信号源角度,所以信号接收端一般是两个或两个以上间隔一定距离的接收模块,依靠这个距离差用三角法可以计算出信号源的相对角度。
UWB技术已经比较成熟,做自动跟随的产品也非常适合。缺点主要有两点,1.成本比较高,系统至少需要一个发射模块+两个接收模块,成本就更高了,对成本敏感的产品会有压力。2.对角度的定位精度不理想,这是其定位原理决定的。在接近0度的时候精度有机会做到5度,如果偏角较大精度就会迅速下降。所以用UWB原理做的跟随产品,如果被跟随的人移动稍快的情况下,会造成跟随体验不够好。
小米9 号平衡车为此做了一些改进并申请了专利,就是原UWB基础上加装了天线旋转装置,扫描寻找信号最强的方案来辅助定位。当然这样成本就更加高了。
成熟应用案例:爱尔威 智能跟随行李箱  小米 9号平衡车
参考网址:http://www.airwheel.cn/product/sr5
UWB方案板:
UWB-1.png
UWB-2.png
UWB原理跟随行李箱:
爱尔威行李箱.png
3)视觉定位跟随
因为需要知道距离信息,所以做视觉定位跟随的是用到带3D深度信息的视觉识别。用视觉识别来做定位算法上会难度很高。业界也有一些产品做了一些巧妙的改进来降低难度,例如酷哇的跟随行李箱,用了单线的红外激光做标记,辅助摄像头做深度计算。用到原理是激光发射器发射一束一字线性激光,经漫反射回来被红外摄像头接收,用三角测距法计算一维的深度信息。
视觉定位有个非常突出的优点,不用携带信号源或者遥控器。不过缺点也同样明显。1.成本很高,摄像头本身贵,单个摄像头可视角不大一般需要至少2-3个摄像头才能很好的覆盖比较大角度,成本就跟高了。2.需要做视觉处理运算量大,计算平台成本也高。3.视觉识在跟随的时候是识别人的背后,人多的时候,穿插走动,容易误判跟丢。4.对室外阳光干扰非常敏感,环境光线太强摄像头会饱和失效。
成熟应用案例:酷哇智能跟随行李箱方案
参考网址:http://www.cowarobot.com/solution.html
基于视觉识别的跟随方案
酷哇行李箱-1.png
视觉识别的跟随行李箱
酷哇行李箱-2.png
4)超声波跟随定位
超声波定位技术原理是利用接收阵列接收超声波信号的时间差异来计算信号源的角度,再配合无线信号与超声波信号传递时间差可以定位距离。
超声波跟随定位方案非常大的优势是成本非常低廉,价格远远低于视觉识别和UWB定位,体积小,并且定位精度非常高。距离精度可达到CM级别,角度精度可做到2度。并且超声波技术经过那么长时间研究已经非常稳定成熟,非常适合做智能跟随产品。缺点是周围不能持续有同频的超声波干扰。
成熟应用案例:深圳市乐太智能科技 智能跟随行李箱
参考网址:www.letae.com
超声波跟随方案板:
乐太行李箱-1.png
超声波跟随行李箱:
乐太行李箱-2.png

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