無線技術在定位和跟蹤方面的使用可以追溯到80年前雷達的發(fā)明,它是目前許多商用和軍用系統(tǒng)的重要元件。雷達會向一個物體發(fā)射大量強力脈沖,然后提取反射回來的能量樣本,從而確定該物體的位置,而另一種重要技術則使用一個特定來源發(fā)射的無線信號來完成相同操作。例如,GPS和板載轉發(fā)器就是采用這種方式來跟蹤飛行器。
應用Wi-Fi來定位和跟蹤已經有很多年時間,而最近出現(xiàn)的是使用低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy, BLE),類似用途的信標已經引起人們對這些重要技術的廣泛關注。想要知道一些重要人物和設備可能處于什么樣的重要狀態(tài)嗎?如健康狀態(tài)。它恰恰可以用作這個用途。這些技術可以幫助尋找在輔助生活設施周圍游蕩的人,或者尋找主題公園走失的兒童。它們可以幫助人們定位超市里的特定商品,或者幫助人們在大型體育場、機場或會議中心找路。應用場景多不勝數(shù)。
基于位置的服務是許多想在特定領域實現(xiàn)個性化用戶體驗的組織的重要關注點。而且,可以想象到,網絡在這些應用中扮演著非常重要的角色。設想一下,在博物館的一件展品前接收到一條定制信息——想象的空間非常大。
利用信號強度進行跟蹤在無線LAN和藍牙領域應用最普遍的技術是信號強度。其基本概念是利用無線電波隨著傳輸距離增長而衰減的特性,其衰減速度是特定鏈路兩個終端距離的平方。因為無線電波在室內環(huán)境回彈傳播,然后在遇在墻壁或天花板時顯著損失能量,人為變得越來越弱,因此任何特定的樣本或無線能量都可能無法正確指示距離。
但是,如果有足夠的樣本和反射出異常結果,那么就有可能實時定位和跟蹤一個特定的位置,并且通常有很好的精度。例如,在很多時候,使用未改動的Wi-Fi客戶端和1平方米左右的基礎架構,再加上必要的輔助條件,如增加1~2個接入端(AP)、或者通過應用軟件進行一次校準,就能實現(xiàn)這樣的結果。
BLE信標采用類似的工作方式,它給出一個特定站點與信標之間的近、中或遠距離指標。由于一個簡單的信標只能提供以它為中心的圓形區(qū)域內一個站點的粗略距離——只指示出存在,而不能給出具體位置,所以要同時使用兩個或更多的BLE信標,才能給出更精確的位置。注意,這里所指的Wi-Fi和藍牙都需要有網絡連接,才能將假定的位置映射到信標所安裝的物理空間上——這通常是通過一個預先導入的設施布局圖實現(xiàn)的。然后,BLE信標針再通過網絡連接直接將一個從數(shù)據(jù)庫查詢的唯一ID傳輸出去——有意思的是,這個網絡連接恰恰可能還是同時用于定位和跟蹤的Wi-Fi連接。
BLE信標與Wi-Fi跟蹤比較哪一種方法更好呢?當然,Wi-Fi方法可能成本較低,甚至可能是免費的,因為有一些AP供應商不需要額外付費就能夠提供可靠的定位技術。但是,它可能需要增加額外的AP,才能獲得足夠的精度。BLE方法則可能需要上千個信標,因此可能成本高昂,甚至會超出管理和運營的承受范圍——每一個信標都需要安裝,記錄在數(shù)據(jù)庫中,然后有時候還要更換電池。
然而,最新開發(fā)的虛擬信標技術則完全改變了BLE定位與跟蹤技術的經濟成本和物理成本——其形態(tài)仍然像一臺AP設備,甚至還集成到Wi-Fi AP之中。而且,虛擬信標還可以通過軟件來移動,從而提升覆蓋率或定位質量。當然,有需要的話,Wi-Fi和BLE技術還可以一起工作。
但是,在定位和跟蹤領域,或許最受關注的最新發(fā)展是現(xiàn)在有一個新標準IEEE 802.11az正在制定中。這個增強標準很可能會在AP與客戶端之間使用一種往返計時機制,它稱為精確定時測量(Fine Timing Measurement)。通過利用光的傳播速度,這個標準可以精確測量范圍和動作——同樣,還是使用大量樣本去計算反射和潛在干擾。這個標準及基于它的產品將會在2020年前后面市。
通常情況下,定位與跟蹤的成功最終取決于所涉及的應用及其使用位置數(shù)據(jù)的方式。目前,核心的挑戰(zhàn)是如何提升更新速度,從而在需要的場景中實現(xiàn)實時跟蹤。但是,不要擔心:這些原理已經存在了幾十年時間,定位與跟蹤領域的偉大創(chuàng)新已經出現(xiàn)。這個領域正在朝著正確的方向快速發(fā)展。