室外局部定位系统

室内定位系统能在室外工作吗?当然可以!

室内和室外局部定位系统没有本质区别。它们采用相同的架构,甚至使用非常相似的信标。例如: 考古用室内定位系统.

室内和室外局部定位系统都属于 实时定位系统 或 RTLS.

但有一些重要细节必须考虑。

防护等级

室内与室外的主要区别在于环境条件。室内通常是办公室或仓库/工厂类环境——温度在10…40°C的合理范围内,没有雨、没有潮气、没有粉尘,设备无需特殊防护。

室外环境可能恶劣得多:

  • -40°C…+50°C,甚至更宽
  • 雨
  • 雾
  • 粉尘
  • 风
  • 盐水
  • 雪
  • 冰
  • 日晒
  • 化学腐蚀
  • 空气中的易爆物
  • 等等

因此,需要根据具体条件采用不同的防护方法。这些方法可能影响性能(重量、尺寸、功耗等),而且几乎总会增加成本。

对IPxx标识要格外留意,例如 IP67。这是一个分量很重的标识,其中:

6表示:

  • 尘密
  • 无粉尘进入;完全防止接触(尘密)。须施加真空。根据气流情况,测试时长可达8小时

7表示:

  • 浸水,深度可达1米
  • 外壳在规定的压力和时间条件下浸入水中时,进水量不得达到有害程度(浸没深度可达1米)
  • 测试时长:30分钟。测试时外壳最低点位于水面以下1,000毫米,或最高点位于水面以下150毫米,以较深者为准

听起来很厉害,对吧?不过,这里有“小字”。该测试的意思是:在施加这些条件时,设备必须经受住而不损坏。IP67并不保证系统在这些条件下能正常工作。

还有更多“小字”:

  • 浸在什么里?——蒸馏水。盐水或其他液体——不适用
  • 粉尘——什么是粉尘?——是细滑石粉。如果现场是其他类型的粉尘,甚至是金属粉尘——不适用

因此,看到IPxx标识时,应结合其全部前提条件来理解和使用,而这些前提在实际应用中往往并不成立。

因此,环境条件是室外局部定位系统中极具挑战性的部分。

供电

在室内为固定信标供电相对容易:普通电网 + 转换器、无防护的电池、PoE——选择很多。详见: 信标供电方案.

室外则比较困难:

  • 现场可能没有电源
  • 铺设供电线路的费用可能比信标本身还高,在易爆环境(炼油厂/天然气处理厂)中尤其如此

其他不利因素

风会影响基于超声波的系统 ,至少有两种方式:

  • 风会产生噪声,降低信噪比,从而限制作用距离或降低精度
  • 风是流动的空气,而系统没有考虑气流速度,因此测得的位置可能失真

好在除非风很大,这些因素的影响并不严重。

雨滴 产生的噪声与超声波脉冲相似。因此,必须保护接收超声波的信标免受雨滴噪声的影响。各种专用遮挡罩和遮雨罩通常都能很好地解决这个问题。

室外有什么优势?

室外通常是 开阔空间,覆盖同样的面积,所需固定信标只是室内的一小部分。

还可以 与GNSS系统进行传感器融合(例如GPS或RTK GPS),以获得更好的性能。

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