一、可見(jiàn)光通信

　　1、可見(jiàn)光通信概述

　　可見(jiàn)光通信技術(shù) （Visible Light communication），其原理是將需要傳輸?shù)?a target="_blank">信息編碼成一段特殊信號(hào)，用某種調(diào)制方法將這個(gè)信號(hào)附加到LED燈具的驅(qū)動(dòng)電流上，使LED燈具以極高的頻率閃爍。雖然人眼看不到這種閃爍，但是通過(guò)光敏設(shè)備可以檢測(cè)到這種高頻閃爍并將其還原為要傳輸?shù)男畔ⅲ瑥亩ㄟ^(guò)燈具完成信息傳輸?shù)哪康?。白光通信具有保密性?qiáng)，不占用無(wú)線信道資源，由于照明燈具的大量存在，這種技術(shù)可以集成到廣大燈具中。

　　2、可見(jiàn)光通信發(fā)展現(xiàn)狀

　　早在2000年，日本慶應(yīng)大學(xué)的Tanaka等人和SONY計(jì)算機(jī)科學(xué)研究所的Haruyama就提出了利用LED燈作為通信基站進(jìn)行信息無(wú)線傳輸?shù)氖覂?nèi)通信系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外相關(guān)科研機(jī)構(gòu)及商業(yè)公司提出了一系列解決方案及實(shí)際系統(tǒng)。同時(shí)可見(jiàn)光的商用步伐也在不斷向前，國(guó)內(nèi)有華策光通信的室內(nèi)可見(jiàn)光定位導(dǎo)航系統(tǒng)，國(guó)際上美國(guó)的Bytelight公司也有一套類(lèi)似的室內(nèi)可見(jiàn)光定位導(dǎo)航系統(tǒng)；在14年的國(guó)際消費(fèi)電子展（CES）期間，法國(guó)Oledcomm公司演示了可以實(shí)現(xiàn)光通信技術(shù)的手機(jī)設(shè)備，技術(shù)人員將智能手機(jī)的前置攝像頭改裝成光線感應(yīng)器，讓觀眾親眼見(jiàn)證LiFi光通信技術(shù)，傳輸速率約為10Mpbs。目前該公司網(wǎng)站上已有相關(guān)可見(jiàn)光通信套件出售。

　　3、可見(jiàn)光通信應(yīng)用領(lǐng)域

　　雖然可見(jiàn)光通信這一名詞我們是耳熟能詳了，但具體到它的應(yīng)用領(lǐng)域，卻未必都知曉。其主要四大應(yīng)用領(lǐng)域有：

　　1）照明與通信，信息可以在室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行廣播，并同時(shí)滿(mǎn)足照明的需求，這是最直觀的應(yīng)用場(chǎng)景；

　　2）視覺(jué)信號(hào)與數(shù)據(jù)傳輸，信號(hào)燈主要通過(guò)顏色的變化來(lái)給人們提供信號(hào)，而將數(shù)據(jù)通信與信號(hào)燈相結(jié)合則可以為交通管理提供更好的安全可靠性，也大大擴(kuò)展了信號(hào)燈的功能；

　　3）顯示與數(shù)據(jù)通信，LED顯示屏通常用于顯示信息，如果將相應(yīng)的信息和數(shù)據(jù)直接傳輸給用戶(hù)手持終端，將會(huì)提供很大便利，在火車(chē)站、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所有著巨大的應(yīng)用前景，這是一種直接使用屏幕的數(shù)據(jù)傳輸與交互方式；

　　4）室內(nèi)定位，可見(jiàn)光通信可以將用戶(hù)的位置信息通過(guò)照明設(shè)施來(lái)進(jìn)行傳遞，較傳統(tǒng)衛(wèi)星定位更為精準(zhǔn)，而這個(gè)方案較現(xiàn)有的其他室內(nèi)定位方案的最大優(yōu)勢(shì)是不用投入大量定位基礎(chǔ)設(shè)施，節(jié)省了定位系統(tǒng)的成本。

　　二、室內(nèi)定位技術(shù)

　　1、室內(nèi)定位概述

　　在室內(nèi)環(huán)境無(wú)法使用衛(wèi)星定位時(shí)，使用室內(nèi)定位技術(shù)作為衛(wèi)星定位的輔助定位，解決衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)地面時(shí)較弱、不能穿透建筑物的問(wèn)題。最終定位物體當(dāng)前所處的位置。

　　室內(nèi)定位是指在室內(nèi)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)位置定位，主要采用無(wú)線通訊、基站定位、慣導(dǎo)定位等多種技術(shù)集成形成一套室內(nèi)位置定位體系，從而實(shí)現(xiàn)人員、物體等在室內(nèi)空間中的位置監(jiān)控。

　　2、室內(nèi)定位技術(shù)

　　1、Wi-Fi技術(shù)

　　通過(guò)無(wú)線接入點(diǎn)（包括無(wú)線路由器）組成的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN），可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境中的定位、監(jiān)測(cè)和追蹤任務(wù)。它以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（無(wú)線接入點(diǎn)）的位置信息為基礎(chǔ)和前提，采用經(jīng)驗(yàn)測(cè)試和信號(hào)傳播模型相結(jié)合的方式，對(duì)已接入的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)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(cè)算僅基于當(dāng)前連接的Wi-Fi接入點(diǎn)，而不是參照周邊Wi-Fi的信號(hào)強(qiáng)度合成圖，則Wi-Fi定位就很容易存在誤差（例如：定位樓層錯(cuò)誤）。

　　另外，Wi-Fi接入點(diǎn)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(hào)的干擾，從而影響其精度，定位器的能耗也較高。

　　2、藍(lán)牙技術(shù)

　　藍(lán)牙通訊是一種短距離低功耗的無(wú)線傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)后，將網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶(hù)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式，并保證藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備。這樣通過(guò)檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度就可以獲得用戶(hù)的位置信息。

　　藍(lán)牙定位主要應(yīng)用于小范圍定位，例如：?jiǎn)螌哟髲d或倉(cāng)庫(kù)。對(duì)于持有集成了藍(lán)牙功能移動(dòng)終端設(shè)備，只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開(kāi)啟，藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行位置判斷。

　　不過(guò)，對(duì)于復(fù)雜的空間環(huán)境，藍(lán)牙定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號(hào)干擾大。

　　3、紅外線技術(shù)

　　紅外線技術(shù)室內(nèi)定位是通過(guò)安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器，接收各移動(dòng)設(shè)備（紅外線IR標(biāo)識(shí)）發(fā)射調(diào)制的紅外射線進(jìn)行定位，具有相對(duì)較高的室內(nèi)定位精度。

　　但是，由于光線不能穿過(guò)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(dòng)設(shè)備放置在口袋里或者被墻壁遮擋時(shí)，就不能正常工作，需要在每個(gè)房間、走廊安裝接收天線，導(dǎo)致總體造價(jià)較高。

　　4、超寬帶技術(shù)

　　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(guò)發(fā)送和接收具有納秒或納秒級(jí)以下的極窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，可用于室內(nèi)精確定位，例如：戰(zhàn)場(chǎng)士兵的位置發(fā)現(xiàn)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(qiáng)、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(diǎn)，通常用于室內(nèi)移動(dòng)物體的定位跟蹤或?qū)Ш健?/p>

　　5、RFID技術(shù)

　　RFID定位技術(shù)利用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備識(shí)別和定位的目的。它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級(jí)定位精度的信息，且傳輸范圍大、成本較低；不過(guò)，由于以下問(wèn)題未能解決，以RFID定位技術(shù)的適用范圍受到局限。

　　6、ZigBee技術(shù)

　　ZigBee是一種短距離、低速率的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它介于RFID和藍(lán)牙之間，可以通過(guò)傳感器之間的相互協(xié)調(diào)通信進(jìn)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(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以ZigBee最顯著的技術(shù)特點(diǎn)是它的低功耗和低成本。

　　7、超聲波技術(shù)

　　超聲波定位主要采用反射式測(cè)距（發(fā)射超聲波并接收由被測(cè)物產(chǎn)生的回波后，根據(jù)回波與發(fā)射波的時(shí)間差計(jì)算出兩者之間的距離），并通過(guò)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、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)，它還需要大量的底層硬件設(shè)施投資，總體成本較高。

　　3、室內(nèi)定位的應(yīng)用領(lǐng)域

　　1、基于2維定位或3維定位的VR主題游戲樂(lè)園

　　目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)落地的有北京的身臨其境公司，其定位技術(shù)提供商是北京的清研訊科團(tuán)隊(duì)。其團(tuán)隊(duì)提供的UWB技術(shù)的定位精度在10CM左右。非常棒的一家公司。另外就是HTC VIVE所使用的光學(xué)室內(nèi)定位。游戲這個(gè)東西對(duì)體驗(yàn)的要求很高，如果定位技術(shù)提供的精度不夠高，玩家在使用中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的暈眩感，這就讓這種方式的游戲根本無(wú)法得到消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的認(rèn)同。而之前傳統(tǒng)的定位技術(shù)比如WIFI定位，藍(lán)牙定位，因?yàn)槠浼夹g(shù)每單位成本的所提供的精度有局限性，因此根本無(wú)法滿(mǎn)足室內(nèi)游戲定位的需求。這也是室內(nèi)定位技術(shù)最近才開(kāi)始用于游戲定位的原因之一。

　　2、應(yīng)用領(lǐng)域是安防

　　比如消防人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)救火，為了確保消防人員的人身安全，在其制服上按上定位的紐扣，來(lái)使消防人員現(xiàn)場(chǎng)救援的可視化；再比如在公共場(chǎng)所的恐怖襲擊或者突發(fā)災(zāi)難，由于公共場(chǎng)所的后臺(tái)指揮地需要和現(xiàn)場(chǎng)人員有比較好的前后臺(tái)配合，用上室內(nèi)定位技術(shù)讓后臺(tái)指揮實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)人員的動(dòng)向，以此來(lái)讓現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)對(duì)更及時(shí)有效。

　　3、應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)該是工業(yè)流水線

　　也就是所謂的工業(yè)4.0。具體的用處就是通過(guò)室內(nèi)定位技術(shù)讓整個(gè)生產(chǎn)流程可視化，可追蹤化。具體例子可以看看Ubisense的Regensburg寶馬工廠的案例Ubisense ：： Ubisense boosts productivity at BMW。

　　4、應(yīng)用領(lǐng)域和安防有關(guān)

　　比如機(jī)場(chǎng)。當(dāng)然不是說(shuō)機(jī)場(chǎng)的室內(nèi)導(dǎo)航，這種應(yīng)用非常的邊緣化，因?yàn)槟阍跈C(jī)場(chǎng)里找不到路，你找個(gè)人問(wèn)問(wèn)不就得了，看嘛死命看手機(jī)呢？機(jī)場(chǎng)的室內(nèi)定位技術(shù)未來(lái)應(yīng)該會(huì)大量被運(yùn)用在可疑物品跟蹤上面。比如機(jī)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)了個(gè)可疑物品，但是一時(shí)半會(huì)兒并不能確認(rèn)它是炸彈還是什么，放行又害怕，扣下又怕被投訴。那么這個(gè)時(shí)候，在箱體上貼上一個(gè)軟TAG，利用室內(nèi)定位技術(shù)進(jìn)行跟蹤，只要系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)該物品進(jìn)入了不該進(jìn)入的區(qū)域，立刻報(bào)警，那么這個(gè)技術(shù)還是有使用價(jià)值的。

　　5、應(yīng)用領(lǐng)域監(jiān)獄或者醫(yī)院

　　因?yàn)楸O(jiān)獄里有許多人可能會(huì)自殺，為了防止他們自殺，一般就是需要強(qiáng)迫他們?nèi)魏我粋€(gè)人不能單獨(dú)在一個(gè)地方不收人監(jiān)管，但是總會(huì)有看管不嚴(yán)的時(shí)候。室內(nèi)定位技術(shù)，會(huì)在每個(gè)犯人手上上一個(gè)不可拆卸的手環(huán)，只要系統(tǒng)檢查到有人單獨(dú)在一個(gè)房間里停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，通知獄警了。醫(yī)院同理，你找不到醫(yī)生的時(shí)候就知道這個(gè)東西有多需要了。