简单聊聊WIFI,NFC,Beacon和磁定位技术

2016-07-04 15:28:49 sophie

本文只简单聊聊WIFI,NFC,Beacon和磁定位技术,不做深入分析,请纯当科普阅读。

 

简单聊聊WIFI,NFC,Beacon和磁定位技术

 

 
先驱者,WiFi定位系统
 

 

当GPS不适用的时候,就会用到WiFi定位系统(WPS)。它可以通过无线网络探测设备位置(如:智能手机)。

 

 
操作原理
 

 

WiFi定位技术基于测量接收信号强度(RSS)和指纹识别方法。指纹识别包括接收信号强度、无线网络名称接入点和路由器MAC地址。这种方法无需接入网络。信号强度可通过简单的Ping 测试来判定。

 

设备通过访问远程数据库匹配指纹和位置。定位精确度取决于数据库中存储的位置数量。为了收集WiFi定位数据,谷歌、苹果和微软使用了智能手机和平板电脑。设备通过发送其GPS定位和WiFi指纹定期检查定位情况。

 

 
应用场所
 

 

 

WPS 主要用于公共场所(比如火车站、购物中心和博物馆)内的定位。

 

 
结论:
 

 

 

这种定位技术非常适合室内定位,但其精确度不足以进行区域限定或微定位。这种技术上的局限性使之不适用于市场营销方向。

 

 
优势:
 

 

 

通过使用UUIDs,定位指纹绝对唯一。众包使得指纹数据库资源极为丰富。可用于大多数超市、机场、火车站。

 

 
劣势:
 

 

 

精确度不高。接收者必须连接WIFI。要求网络连接访问数据库以匹配纹和定位。

 


 

 
迅速发展的微革命,NFC
 

 

简单聊聊WIFI,NFC,Beacon和磁定位技术

近场通讯(NFC)是一种高频率、短射程的无线通讯技术,允许设备在10 厘米的距离内交换数据。这种定位技术是射频识别(RFID)非接触式卡的延伸。

 

近场通讯标签可连接网页、社会网络和其他类型的数据。近场通讯正在其他领域进行推广,包括非接触式支付、使用安全非接触式锁的门径控制、计算机注册等。所有此类活动都要求:靠近近场通讯接收者。

 

 
操作原理
 

 

 

要想明白近场通讯的运作原理,首先让我们了解一下RFID:

RFID——RFID技术可以识别物体、追踪其轨迹并通过标签读写其属性。此标签通过附着在物体上或安装在物体内部发射无线电波。RFID技术可以读取隔层标签,可穿透薄层材料(喷涂、雪等)。

 

一个RFID标签是由一个连接天线的芯片通过附着在签条上制成的。此标签可被抓取和转换信息的设备读取。

 

简单聊聊WIFI,NFC,Beacon和磁定位技术

 

 

>>>>RFID标签的三种类型:

 

 

■   只读标签,不可更改

 

■ 一次写入,可读取多个标签:此芯片包含一个空白存储器以供终端用户记录具体数字。一旦写入,不可更改。

 

■ 读取/书写标签。

 

除此之外,还有两类RFID标签:

 

● 主动标签,使用内置能量源(纽扣电池、蓄电池等)。这些标签可提供更好的射程,但成本高,寿命短。

 

● 被动标签,使用发送端无线电讯号短距离传输能量。这些标签比较便宜,体积小,几乎可以无限使用。然而,要求有大能量的阅读器。

近场通讯操作原理是什么呢?

 

 

近场通讯使用被动标签,有三种不同的操作模式:

 

 

■ 卡片仿真模式

 

移动终端就像一张非接触式卡。移动手机的SIM卡可以用来存储和保护加密数据的安全。

 

 
案例:
 

 

 

◆非接触式支付;

 

◆折扣券或积分管理。

 

■读取模式:带有NFC 技术的智能手机可读取标签显示有用信息或驱动自动功能。

 

 
应用实例
 

 

 

◆博物馆互动之旅

 

◆任务自动化:改变手机铃声或在NFC范围之内启动一个APP。

 

◆咨询零售商店相关信息:通过设置,NFC标签可以在设置范围以内发送信息到设备上。NFC标签可从网上购买并应用到移动APP,如“NFC任务启动程序”(从谷歌电子商店可以买到)

 

■端对端模式:这种操作模式使得两个带有NFC技术的设备可以交换信息。

 

◆在平板和智能手机之间传输照片

 

◆打开插卡门

 

◆支付,既可以通过非接触式银行卡也可以通过触摸智能手机上的支付终端;

 

◆交通或活动(演出、会议、音乐会等)的非纸张门票;

 

◆折扣券或积分方案;

 

◆博物馆相关信息互动;

 

◆租赁车辆无键门径和点火开关

 

◆零售商店产品问询(价格、成分、过敏原等);

 

◆禁严区域门径控制;

 

◆只读电子商务卡;

 

◆智能家居功能;

 

◆包裹追踪;

 

 
结论
 

 

短距离NFC尤其适用于微定位,但是对于地理定位或地理围墙应用来说,还不够成熟。

 

它适用于近场通讯。短距离精准定位便于锁定一个具体的支付终端,信息点或设备连接。用户必须在一个预先设定的区域携带移动电话,但不需要打开或进入操作界面。

 

 

 
优点
 

 

 

■ NFC 是即时发送,不要求用户有任何操作

 

■ 短距离操作将数据盗窃风险降到最低

 

■ NFC 比蓝牙或者WIFI的耗电量要少

 

■ 不需要联网

 

 

 
缺点
 

 

 

传输距离小于10cm(不适用于地理定位和地理围墙)

 


 

 
NFC 强有力的竞争者-Beacon
 

 

 

Beacon是使用低功耗蓝牙技术定期推送少量数据,并允许移动APP 调整其行为的小型设备。

 

操作原理:低功耗蓝牙

 

低功耗蓝牙(或蓝牙LE)是一种无线传输技术,传输一次数据只消耗其他传统设备少于10倍的功率。

 

其不发送复杂数据,比如蓝牙键盘,但能够提供信息,如其标识符,距离(或更具体的,信号强度)等。目的在于把蓝牙4.0嵌入小型的便携装置,不能充电,只能使用电池:心率监控、Connected watches、远程控制等。

 

 

 
那么Beacon到底是什么?能做什么?

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Beacon是一种“智能”设备,通过低功耗蓝牙通信协定广播信号,包含独特识别信息:

 

■ 邻近通用唯一识别码

 

■ 主要信息

 

■ 次要信息

 

这些可编辑值可用来区别Beacon。发射功率也是可调整的,可用来对Beacon覆盖的区域进行精确定位。

 

Beacon首先通过发送信息宣布其存在。设备定时传送数据。当然,传送间隙将会影响设备的自主权和可检测性。其目的在于与几个设备同时建立联系,例如探测附近的一个位置。

 

需要指出的是,一个接收器可以同时连接多个Beacon。

 

iBeacon 通常来指Beacon,iBeacon实际上是一个苹果商标。尽管目前苹果不出售iBeacon硬件,但他们提供其规格(主要为支持苹果系统的Beacon)以取得iBeacon资质。总之,跟任何蓝牙LE规格本身的改进相比,此规格更多的是基于品牌的使用。因此,任何一部配有蓝牙4.0的设备(例如,一部安卓智能手机)都可以与iBeacon通信。

 

苹果特有的性能可用来确认是否是iBeacon设备

 

 
 
应用
 
 

Beacon发出的信号需有一个移动APP回应。接收设备上的蓝牙也必须能够被激活(通常是BLE-兼容的智能手机)。从IOS7.1开始,即使应用不启动(且甚至不作为后台任务去运行),苹果也会显示通知。

 

关键的一点是移动设备将负责探测周围是否有Beacon存在,但是我们希望用户手机的回应方式由用户手机应用来支配。基本上,Beacon试图去发布其存在(通过广播)且不包含任何应用数据,但仅是其识别符。

 

示例1:探测附近商店

 

路过一个零售商店;当你的手机通过一个已知的Beacon探测信号发送广播的时候,你的APP 就会“启动”。根据它对你的了解,应用层决定采取什么行动:比如,如果你走进商店,它会给你推销一双最新出来的鞋子,提供一次专享打折,等。

 

示例2:找回丢失的钥匙

 

许多公司尝试为日用品定位:Tile、Ticatag、Wistiki、StickNFind…他们零售Beacon,这些Beacon有时较为敏感(对振动、声音、灯光…),可提供移动应用端帮助找到丢失的东西(雷达、虚拟牵引绳…)

 

示例3:使用来自iBeacon 的数值

 

让我们返回到零售商店,这次走进去,相同UUID 的Beacon已布设在这个店内。这个应用程序可被设置根据重要信息(例如,客户站在哪个楼层:女装、男装还是童装)和次重要信息(例如,具体通道:鞋、衬衫或者服饰…)做出不同反应。很明显Beacon的唯一目的就是显示其存在性,然后应用层计算出用户的位置并做出相应的回应。

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结论
 
 

对于NFC来说,与其说Beacon是其强劲对手,还不如说是对NFC技术局限性(地理围栏)的一种技术补充。

 

微定位通过Beacon进行设置,看起来似乎比较复杂。目前还没有通过BLEBeacon进行支付的方案。与NFC相反,这项技术与银行业务无关。想要通过Beacon进行支付,店家需要推广他们可被接受的支付方式(PayPal, iTunes, 等)。

 

智能卡支付已经很简单,我们已经接受并且深受其影响。要想改变这种习惯会有很大的阻力。一种新系统只有跟智能卡支付同样简单且能带来真正的附加值才会被人们接受。

 

今天我们能够想象到的是NFC技术将继续发展,尤其是已经部署好的支付和使用,然而Beacon将对NFC无法实现的部分进行补充:地理营销、信息推送,地理围栏等。

 

 
优势:
 

 

 

■ BLE使得接收装置的电池寿命得到延长。

 

■ 易于编程和设置

 

■ 由于失误接收通知的风险几乎为零

 

■ 距离达到70米

 

 
劣势
 

 

 

■ 通常要求联网匹配信息识别符。(有时,信息可存储于移动APP)

 

■ 接收者必须开启蓝牙。

 

■ Beacon传输距离不适用于微定位。

 

■ 目前没有通过BLEBeacon进行支付的方案

 

■ 要求安装一个追踪应用。

 


 
磁定位
 

 

没有GPS信号的时候,可以使用另一种方法来定位,就是通过观察磁场画出建筑物布局图。钢筋混凝土和钢结构是众多建筑材料中少数有典型磁纹的材料。动物,尤其是信鸽和龙虾可以感觉到磁变并利用其进行指路。

 

每一个建筑物、楼层、通道或电梯井会发出明显的响动。通过了解这些异常现象,系统会生成位置图。这是一项有趣的技术,它不要求任何外部设备且能提供精确到10cm的精确度。这项技术的研究者们已经成立了一家公司,IndoorAtlas,并为智能手机发行了API.

 

 
操作原理
 

 

 

启动定位,第一步要求通过智能手机上安装的MapCreator app生成建筑物的磁场地图。当用户在周围走动时,这个应用就会通过指南针生成建筑物的磁场地图。

 

这个应用将会扫描磁纹进行定位。

 

精确距离为0.1到2米。

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注意:这种定位方法不局限于室内定位。利用国际地磁参考场,它将有可能定位海洋中事物。此方法被研究团队用于追踪鱼类迁徙。

 

 
应用
 

 

磁场定位主要用于公共场所定位(机场、火车站、博物馆…)

 

 
结论
 

 

目前,这项技术还没有被广泛应用。当前的应用只限于公共场所定位。但是磁场定位的优势在于多种用途的可能性。高精确度使其具有定位及地理围栏的功能,对于地理营销显示了较高的相关性。

如果这项技术继续发展,足以取代Beacon。

 

 
优势
 

 

■ 不需要wifi或者蓝牙(独立接收器)

 

■ 精确

 

■ 多种用途(定位和地理围栏)

 

 

 
不足
 

 

 

■ 使用不广泛(一些APIs,有限数量的地图)

 

■ 设置时间比Beacon长

 

■ 通常要求联网匹配位置的磁纹。(一些情况下,信息可存储于移动app)