[物联网] 4.2 先进的感测系统

通过前面的学习，相信大家已经了解到，传感器不只是一个电子零件，还“作为设备”而存在着。然而当代传感器不仅限于这个层面，其中还存在靠多个装置协作来获取信息的机制，也就是说还存在“作为系统”的传感器。 卫星定位系统 “定位”就是测定位置。“卫星定位系统”这个词听上去给人感觉很生硬也很复杂，换成 GPS（ Global Positioning System，全球卫星定位系统）这个说法，想必大家就不陌生了。GPS 传感器在车载导航系统和智能手机上也有所应用，在除工程师之外的人群中也有着很高的知名度。 并且想必各位也知道， GPS 是一款利用人造卫星测量位置的传感器。 前面说的还是作为电子零件的传感器，不知不觉地，现在话题竟上升到宇宙层面了。那么就索性一起来思考一下这浪漫的 GPS 的机制。说到宇宙层面大家可能有点犯怵，不过只要有初中程度的数学知识就足以理解 GPS 定位的基本原理，所以不必担心。 GPS 的结构 虽然我也想赶紧讲解 GPS 原理，不过在那之前先来理解一下 GPS统的结构。对理解系统运行来说，理解结构是至关重要的。请看图.15。

首先，如果大家想借助 GPS 的力量，则需要专用的“接收器”。接收器的功能不同，其尺寸和价格也不同。小到用在智能手机上的小接收器，大到带有精密的土地测量功能的接收器，可谓是一应俱全。因为接收器是接收无线电波用的，所以还能够把接收器分解成天线，以及解析无线电波的装置。这里就不往深处讲了，不过请大家记住，接收器中装有一台能够知道现在时刻的“时钟”。 接下来该谈谈“人造卫星”了。GPS 是由不少于 24 颗的人造卫星组成的，这些卫星无时无刻都围绕着地球旋转（图 4.16）。基础轨道是由 24 颗人造卫星负责的，事实上用于 GPS 的人造卫星约有 30 颗左右，第 25 颗及以后的卫星则用于提升可靠性和精确度。

还有一个重要角色大家可不能忘了。那就是从地面上监测卫星状态的“监控站”。监控站是 GPS 的一个重要的构成要素，它负责确认轨道，修正卫星时刻的偏差。GPS 原本是美国政府为了军事目的而配备的，当然现在也仍然为美军所用。 那么来看一下 GPS 的原理，首先请想象图 4.17 描述的状况。 你现在正站在草原上，周围没有任何高楼大厦，脱离了平日里闹市的喧嚣，心情无比舒畅。只要夜幕降临，似乎就可以看见繁星点点的夜空。然后你拿着 GPS 接收器，现在就用这台接收器查询一下你的当前位置。 一启动接收器，接收器就会开始接收卫星发射出的无线电波。这里有个地方比较容易被误解，还请大家注意。即， GPS 接收器并不会向卫星发射信息，它毕竟只是一台用来接收卫星发来的无线电波的设备。正因如此，不管有多少人使用 GPS，也不会出现 GPS 被挤爆的现象。

可想而知，如果有 24 颗用于 GPS 的人造卫星在绕着地球周围旋转，那么有一半都在地球的内侧飞着。而剩下的 12 颗中可能有差不多一半刚好在绕地平线飞行，或是在森林的另一边。这样一来，通常能观测到的人造卫星最多也只有 6 颗左右。 话说回来，在这些卫星发射出的无线电波中，都含有什么样的信息呢？由 GPS 人造卫星发射的无线电波与手机和 Wi-Fi 一样，都包含刻意生成的数据。下面两条信息尤其重要。 ● 发射无线电波时的准确时刻 ● 卫星在宇宙空间中的位置 第一条是准确时刻，这无疑是 GPS 最重要的要素。自动校正时刻的“无线电时钟”已经在普及开来，不过近来甚至连更方便的“GPS线电时钟”在市面上都有售卖。由于用于 GPS 的人造卫星上搭载有相当精确的时钟——原子钟，这种产品才得以实现。这里就不细讲原子钟了，大家把它视作世界上最精确最难产生误差的时钟即可。 第二条是卫星的位置，这或许有点难以想象。在前面讲过的 GPS 的结构里，出现了监控站这一事物，大家还记得监控站的作用吗？监控站起着检查卫星轨道的作用，更进一步说，监控站负责计算卫星的位置，并将这些信息输入卫星。简单点说，请大家想象宇宙空间里有一个坐标系（ x, y, z），卫星的位置信息是用这个坐标系来表示的。卫星会使用无线电波告诉我们自己位于宇宙空间的何处。这样一来需要的信息就齐了，接下来看看计算方法。 GPS 定位法 用一句话来概括， GPS 定位就是“寻找球的交点”。关于这个球，大家可以在脑海中先形成一个圆的概念。请回到之前那片草原上。现在，你手中的接收器接到了从卫星发来的无线电波。当然，要用肉眼找到卫星是极其困难的，不过你可以估算出人造卫星所在的轨道离你有多远。这又是怎么一回事儿呢？请大家回忆一下， GPS 接收器里是内置有“时钟”的。那么人造卫星发出的无线电波里包含着什么样的信息呢？里面包含有“发射无线电波时的准确时刻”，也就是说接收器知道“无线电波从卫星飞过来用了多长时间”。因为用时间乘以速度就可以求出距离，所以，根据无线电波的传播速度（光速：2.99792458× 108 m/s）就可以求出接收器与卫星之间的距离。这样一来就可以把你跟接收器的位置缩小为“以卫星为中心画的圆周上的某一处”了（图 4.18）。 当然光这样是确定不了位置的。大家在智能手机的地图应用和车载导航上应用的 GPS 显示的不是“一条线上的某一处”，而是清晰的一个点（尽管可能存在误差）。这里就需要用到“球的交点”这一思路了。刚才我们考虑的是接收 1 颗卫星发来的无线电波的情况，而实际上地球周围被 24 颗用于 GPS 的人造卫星包围着，这点前面已经讲过了。现在假设接收器正同时接收 2 颗卫星发来的无线电波，此时的情况如图 4.19示。

我们知道， 2 颗人造卫星离接收器的距离是各不相同的，所以两个圆的大小（半径）也不同。这两个圆周表示的是你（接收器）可能所在的位置。那么当然，你实际所在的位置就是两个圆周的交点处。因为从地球上来看，其中一个交点的位置刚好跟人造卫星的位置相反，所以就算有两个交点，也不难判断出哪个才是你的当前位置。 前面都是基于二维平面来考虑的。实际上，换到三维空间也是同一个思路（图 4.20）。

从人造卫星的角度来看，可以推测出接收器的位置在球面的某处。 用 2 颗人造卫星时，接收器的所在区域就被缩小到两个球相交而成的圆上，如果再加 1 颗人造卫星，所在位置就是圆周和球面的交点，其可能范围就缩小到了两处。跟二维平面的例子一样，因为其中一个点位于卫星的另一侧，所以能够判断出哪个交点才是接收器的所在位置。 现在话题一步步深入到了二维和三维，下面来思考一下“现实世界”中的计算。这里可能有人会奇怪：“咦？不能直接用三维空间来计算吗？”毫无疑问，我们的世界是三维世界，但是在前面的解说中有个部分我们一直没提。那就是“接收器内部时钟的误差”。请回忆一下这些知识。 ●  GPS 接收器里内置有“时钟” ●  人造卫星里内置有相当精确的时钟——原子钟 ●  地面上的监控站负责修正人造卫星内的时钟的误差 在这里，接收器和卫星差别很大。人造卫星的时钟显示时刻永远都 是精确的，而接收器的时钟却并非如此（图 4.21）。

接下来就用数学公式思考一下，也算是对前文的总结。大家可能会觉得这些内容有点难，不过只要有初中程度的数学知识就足够了。下面的内容对于理解 GPS 的机制很重要，请大家好好思考。 那么，让我们再次回到草原。如图 4.22 所示，假设你拿着接收器站在草原的 O 处。现在，有 4 颗人造卫星 A、 B、 C、 D 正在绕着上空的轨道飞行。 此时，你想用 GPS 求出你现在所在的坐标 O(Xo, Yo, Zo)。因为公式里全是字母，所以需要区分一下未知值和已知值。

4 颗人造卫星的位置是已知的。这是因为监控站时刻掌握着人造卫星的轨道，并对轨道进行着修正。也就是说， 4 颗人造卫星的位置，即 A(Xa, Ya, Za) B(Xb, Yb, Zb) C(Xc, Yc, Zc) D(Xd, Yd, Zd) 这些都是已知值。 那么，是不是还有其他已知值呢？按理说，我们还知道接收器接收到无线电波的时刻，以及每颗卫星发射出无线电波的时刻。设这些时刻如下。 接收器接收到无线电波的时刻：T A 发射无线电波的时刻：Ta B 发射无线电波的时刻：Tb C 发射无线电波的时刻：Tc D 发射无线电波的时刻：Td 这些也都成了已知值。 然后，被发射出去的无线电波和光的速度相同。因此只要知道光的速度 c，以及发射或者接收无线电波的时刻，就能求出卫星到接收器的距离。 A 到接收器的距离：(Ta － T)c B 到接收器的距离：(Tb － T)c C 到接收器的距离：(Tc － T)c D 到接收器的距离：(Td － T)c 一起来想想还有哪些方法能表示距离。例如用 AO 表示 A 到接收器的距离，就能用勾股定理将距离表示如下。 AO2 ＝ {(Ta － T)c}2 ＝ (Xa － Xo) 2 ＋ (Ya － Yo) 2 ＋ (Za － Zo) 2 已知这个公式里需要求的值只有你所在位置 O 的坐标，即 (Xo, Yo, Zo) 3 个坐标。数学好的读者或许会马上想到：“这样啊！既然有 3 个变量，那就用同样的公式表示 B 跟 C，再联立方程式求解，不就能求出来 的坐标 (Xo, Yo, Zo) 了吗！”不过，这里有一个陷阱。那就是接收器时钟的误差。请再回忆一下前面的公式。 A 到接收器的距离：(Ta － T)c B 到接收器的距离：(Tb － T)c C 到接收器的距离：(Tc － T)c D 到接收器的距离：(Td － T)c 为了让这些公式成立，需要用同一个时钟测算 Ta、 Tb、 Tc、 Td。卫星内部用于测算 Ta、 Tb、 Tc、 Td 的时钟一直受着严密的管理，所以，虽然从物理角度来说是 4 个不同的时钟，但可想而知，它们的时刻是一致的。然而接收器的时间就不同了。接收器接收到无线电波的时刻 T 再怎么说也只是“接收器的时钟所表示的时刻”。 用于 GPS 的卫星是在 20 200 km 的高空上沿轨道旋转的，因此如果发射出的无线电波速度为秒速 300 000 km，那么不超过一秒就能发到接收器那里。举个极端的例子：如果接收器的时钟慢了 10 秒，那么接收到的无线电波中包含的 Ta、 Tb、 Tc、 Td 所指的应该是未来的时刻。 那么要怎么办才好呢？ 实际上这是个很简单的问题。把接收器的时钟产生的误差 τ 提前加入公式里就好了。就是说，用 T － τ 来表示接收器接收到无线电波的准确时刻。这样一来，接收器和每颗卫星间的距离就得改成以下这样的形式了。 [{Ta － (T － τ) }c]2 ＝ (Xa － Xo) 2 ＋ (Ya － Yo) 2 ＋ (Za － Zo) 2 [{Tb － (T － τ) }c]2 ＝ (Xb － Xo) 2 ＋ (Yb － Yo) 2 ＋ (Zb － Zo) 2 [{Tc － (T － τ) }c]2 ＝ (Xc － Xo) 2 ＋ (Yc － Yo) 2 ＋ (Zc － Zo) 2 [{Td － (T － τ) }c]2 ＝ (Xd － Xo) 2 ＋ (Yd － Yo) 2 ＋ (Zd － Zo) 2 不知大家是否注意到了，为什么要以 4 颗卫星为前提条件呢？没错，现实世界中不止有 Xo、 Yo、 Zo 这 3 个未知数，把误差 τ 也算在内，一共有 4 个未知数。想求出 4 个未知数就要用到 4 个等式。所以才需要准备 4 颗人造卫星和接收器的关系式，用联立方程式解这 4 个公式，就能求出当前位置 O。 事实上在现实世界中， GPS 接收器测定位置时，需要一个能从 4 颗卫星接收到无线电波的环境。 以上就是 GPS 定位的基本计算方法。乍看上去很复杂的宇宙规模的系统，其原理并没有那么复杂。此外，像 GPS 这样，使用到多个参照点的距离来求出当前位置的方法不只适用于 GPS。这里测量的前提是测量时间要精确，而用一般的设备是很难达到高精确度的，不过之后也会讲解一下这些位置测量技术。 在讲解之前，先来一起看一下卫星定位近来的发展趋势。 从 GPS 到 GNSS 近几年，相对于 GPS 而言， GNSS（ Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统）这个词的使用频率逐渐增多。只要拿着接收器，任何人都能享受到 GPS 带来的福利。然而 GPS 说到底只是卫星定位系统的名称之一，使用的是美国人造卫星。现在除了 GPS，还存在着各种各样的卫星定位系统。这些卫星定位系统的统称是 GNSS，其中美国版的系统叫作 GPS。顺带一提，接下来要为大家介绍一些只能在特定地区使用的卫星定位系统（如准天顶卫星等），这些系统叫作 RNSS（ RadioNavigation Satellite System，卫星无线电导航系统）。 除 了 GPS 以 外， 著 名 的 GNSS 还 有 俄 罗 斯 的 GLONASSA。LONASS 的起源能够追溯到苏联时代。跟美军开发 GPS 的目的一样，当时的苏联政府对 GLONASS 的定位是：用于导弹制导等方面的具有高精确度的位置测定系统。苏联政府就是基于此定位逐步整顿 GLONASS。相传 20 世纪 90 年代，苏联已经发射了数量相当多的人造卫星。苏联解体后， GLONASS 就由俄罗斯联邦政府接管。不过因为没能进行充分的维护， GLONASS 失去了它原本的价值。 然而迈入 21 世纪以来，俄罗斯政府宣布了要重新整顿 GLONASS计划，恢复了运行所需的卫星数量。如今 GLONASS 已经能为普通百姓所用，支持GLONASS 的接收器也已经普及开来。举个例子，大家如果去苹果公司的 Web 网站查询最新款 iPhone 的规格，就会看到其支持PS 和 GLONASS 这两种卫星定位系统。 像这种支持多种 GNSS 的情况就叫作“支持 GNSS”或“多重NSS”。除此之外，还有欧盟的 Galileo 和中国的北斗等能在世界范围内使用的卫星定位系统。 GNSS 时代的优点 如果世界各国都配备了 GNSS 卫星，那么对我们来说有什么好处呢？ 最大的优点是“测量的精确度提升，能够测量的范围扩大”。大家读到这里应该已经知道，要用 GPS 获取当前位置，需要能看到 4 颗卫星（接收到 4 颗卫星发来的无线电波）。又因为地球周围围绕着的 GPS 人造卫星有 24 颗，所以定位时实际能够利用的卫星最多也只有 6 颗左右。如果总是能在草原中央使用 GPS 倒没什么问题，但实际上人们拿着智能手机打开附有 GPS 导航功能的地图时，基本都是在市中心找目的地所在 又作格洛纳斯，是俄语“全球卫星导航系统”（ GLOBAL NAVIGATION SATELLITESYSTEM）的缩写。 的办公大楼，或是在找一家没去过的店铺。像这样被大楼包围的地方，往往连 4 颗卫星都很难捕捉到。我们无法指望着卫星轨道上总是有 4 颗没被大楼挡住的卫星，而且这 4 颗卫星还正好在我们头顶的正上方。不过现在是 GNSS 时代了。大家手里的智能手机和移动电话上或许已经配备支持多种 GNSS 的接收器了。如果装有这种接收器，那么即使只有一颗 GPS 卫星在我们的正上方，也有可能通过把这颗卫星跟LONASS 卫星或 Galileo 卫星相结合，来保证卫星的个数在 4 颗及以上。通过世界各国的合作来使 GNSS 这门覆盖全世界的技术变得更加方便，这不正是 GNSS 的魅力所在吗？ 准天顶卫星 那么准天顶卫星是什么样的卫星呢？“准天顶”听着别扭，读成“准· 天顶”就能理解了，即“大致位于正上方”。 可是为什么需要这种大致位于正上方的卫星呢？前文也解释过了，地球周围有 24 颗 GPS 卫星，还配备 GLONASS 等卫星，定位越来越方便了。为什么日本还要在这种情况下单独配备人造卫星呢？ 关键就在于位置条件和 GNSS 的匹配度。为了在市中心和山区等各种场所使用 GPS，人们用多重 GNSS 来增加卫星的数量，这样就易于补充无线电波了。但实际上仅仅增加卫星数量并不能做到完美。因为要是人进到大楼的夹缝中间，要捕捉到人造卫星就会变得异常困难。 解决这个问题的办法就是在正上方设置卫星（图 4.23）。 日本已经配备了第一颗准天顶卫星“指路”号，当下正处于试验阶段。日本的准天顶卫星与 GPS 相兼容，通过与 GPS 组合使用，就可以扩大能够精确定位的地区范围。 此外，日本还计划把准天顶卫星用作发生自然灾害时的通信卫星

据称，准天顶卫星还配备了与前文那些卫星定位系统不一样的技术机制。如果能够实现，预计误差最大不会超过几厘米。这种技术一旦普及，想必会在各个领域掀起一场技术革新的浪潮，例如能够让农用拖拉机自动驾驶，而且不会破坏田垄。 IMES 凭借多重 GNSS 和准天顶卫星，即使处于大楼的夹缝和山区，都能得到 GNSS 的帮助。那么在室内又如何呢？ 例如地铁里的地下商业街。新宿周边的地下商业街，其结构出了名的复杂，复杂程度在日本国内也是屈指可数的。这种情况下正好是该NSS 出场的时候，但地下收不到卫星发射的无线电波，获取到的位置信息无法精确到可以拿来导航。不只是地下，博物馆和百货商店等所有类型的建筑物中都存在这个问题（图 4.24）。

很早以前， IT 和机器人领域就开始研究估算位置的方法了。本章开头介绍的 RGB-D 传感器等，也被广泛用于研究位置估算。然而在技术层面实现和在服务层面实现是两回事。即使在技术层面能够实现，也还存在着一个问题，即因为做不出小型且廉价的设备，所以难以普及。 GPS 原本是作为用于室外的定位设备而被人们熟知的，在这种情况下,有人尝试改良 GPS 的机制，试图让室内也能使用 GPS，这门技术就叫作 IMES（ Indoor Messaging System，室内通信系统）（图 4.25）。 IMES 最大的技术特征就是兼容 GPS。IMES 通过发出和 GPS 所用频宽相同的无线电波来传送信息，使用者只需更换 GPS 接收器的软件就能够使用 IMES。不过 IMES 也有一些与 GPS 相差甚远之处。 请看应用示意图 4.25。如果一台接收器能同时支持 GPS 和 IMES，那么就有望实现两种技术的无缝结合服务：在室外用 GPS 导航，进到室内自动切换成 IMES 继续导航。此时， GPS 卫星和 IMES 的发送终端发出的无线电波使用的是相同的频宽，不过里面的数据形式却是不同的。 就像前面讲的那样， GPS 的无线电波里包括卫星的位置和时刻数据，测算时需要从不少于 4 颗卫星那里接收数据，再根据数据算出位置。而MES 的终端发送的是 IMES 终端的位置信息，使用前要先给每个终端设定坐标或楼层编号等信息，把这些终端安装在天花板等处。这样一来， IMES 的发送终端就会持续发送其所在场所的位置信息，并向经过其附近的接收器提供位置信息。

从这种机制可知， IMES 接收器的位置精确度取决于设置间隔，以及发射的无线电波的强度。如果单纯用于导航，其精确度是不成问题的，而要达到精确度为几厘米的程度就不容易了。JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）等研究机构正在推进 IMES 的开发。虽然 IMES 还没有广泛普及，但经过实证实验，已顺利地取得了一定成果。如果有朝一日MES 得到普及，那么或许人们在室内和室外都能用智能手机等设备享受到无缝的导航服务。 使用了 Wi-Fi 的定位技术 对于那些经常使用车载导航的人来说， GPS 是一种再熟悉不过的事物了。那么我们身边还有哪些设备是使用无线电波来定位的呢？众所周知， Wi-Fi 已经普及到家庭、办公室、大学等各种各样的场所，在这里就为大家介绍一下使用了 Wi-Fi 的定位技术。 接收信号强度 先想个最直接的定位方法，那就是利用 Wi-Fi 的信号强度来定位。 大家在使用移动电话中碰到通话 / 通信不顺畅时，一般都会查看屏幕上显示的天线标志（图 4.26）。

就跟大家注意到的那样，这个标志意味着无线电波（信号）的接收状态。虽然接收状态也会受到障碍物等因素的影响，不过接收状态的特征是强度随距离成比例减弱。打个比方，移动电话离基站越远，接收到的信号就越弱。利用这个性质就可以算出大概的距离和位置（图 4.27）。 接收到的信号越强，就说明离无线电波的发射地越近。更何况发射地有 3 处，这样一来就能从信号的强弱差异来判定位置。 但实际上，就算直接把上述想法拿来用也没法得到所期望的精确度。使用环境的影响是一方面，另一方面，无线电波的反射和干扰等因素的影响也会导致信号强度和距离的比例关系失效。

指纹定位 那么，是不是就不能用 Wi-Fi 测定位置了呢？ Wi-Fi 首先在家庭中普及，而后又普及到办公室和购物中心等地。 如果 Wi-Fi 能测定位置，那么应该有很多人会使用 Wi-Fi 来定位。近年来人们热衷于研究 Wi-Fi 定位技术，并逐步在优化这门技术。其中有种方法成果显著，叫作“指纹”（ Fingerprint）。从指纹这个词大家就能想象到，这种方法要用到某些固有的信息。指纹这个概念在 Wi-Fi 里有很多版本，一般指的是“某个地点的无线电波状态”。 前文提到了应用 3 个无线电波发射地来测定位置的方法，但是这个方法并不好用。这是因为墙壁等物体的反射会造成无线电波状态紊乱。这项备受瞩目的技术正是把“无线电波的紊乱”作为指纹记录下来，从而推测位置的。 来看一下具体该怎么做。图 4.28 显示的是房间内设置了数个 Wi-Fi接入点的状态。每个接入点都发出无线电波，由这些无线电波来测量各个地点的信号强弱情况，将结果记录到数据库。

实际进行定位的时候，先用智能手机等支持 Wi-Fi 的设备测量当前位置的信号状态，再从注册到数据库的内容里找出距离自己较近的发射地。这样就能明白自己现在在哪里了。 这个方法要事先测量，比较费工夫，不过现在也出现了一种服务，据称该服务的测量误差不超过 1 m。如果能用模拟判定等来达到事先测量的目的，想必这门技术会更易为人们所用。 Beacon 近几年有一种定位技术很是热门，这种技术利用了接收信号的强度，它就是 Beacon。说起 Beacon，我们常常听到它被用于雪山搜救方面。若是登山者要去危险的地方，就先让他 / 她带上 Beacon。万一遇到灾难，救助人员就会拿着接收器去 Beacon 发出的信号较强的地方寻找。 Beacon 是一门近来引发人们热议的新技术。它使用了第 3 章介绍过的 BLE 技术这种省电的通信标准。最近的 iPhone 也以 iBeacon 为名向用户们提供了一种使用 Beacon 的途径，其基本用法和用于灾难搜救中的 Beacon 并无不同。打个比方，各位来试着想象一家品牌专卖店（图 4.29）。

品牌商品价格昂贵，如果不能让消费者理解商品的精妙所在，消费者就不会来购买。就算安排员工在店内为顾客说明，人手也有限。要是在附近贴上大量的说明单子，还会破坏店铺的气氛。有没有什么好的方法能向顾客详细地说明每件商品呢？这时候， Beacon 技术就派上用场了。 首先，在不破坏店铺气氛的前提下，悄悄给各个商品（或者货架）安上 Beacon 发送器，并接通发送器电源（大部分机器只需要放入电池），发送器就会发射出 BLE 标准的信号。这个信号中只包含事先定好的 ID。接下来，请来到店里的顾客用支持 BLE 的智能手机打开专用的应用程序。顾客一靠近商品，也就是 Beacon 的发送器，智能手机就会接收到信号。然后应用程序会获取信号中包含的 ID，再访问这个品牌的服务器，显示商品的信息就可以了！ 像这样， Beacon 能够把信息巧妙地提供给用户。除了前面举的关于商品说明的事例，或许还能实现以下服务：利用 Beacon 向来店的顾客赠送优惠券，或者根据接收到的 Beacon 的 ID 告知顾客其当前所在位置。必须注意的是，发送器不同， Beacon 输出的无线电波信号的强弱也不同，并且，接收器（即智能手机）被放在手机套或背包里时，无线电波信号可能会减弱。在开发应用时，需要事先进行试验，选择发送器信号的强度。此外，在设计时还需要考虑到各种各样的情况，例如接收器接收到强度为多少的信号时才会有响应，以及接收到多个信号时要怎么办，等等。 位置信息和物联网的关系 本章从 RGB-D 开始讲起，介绍了许多测量位置信息的传感器。作为最后的总结，让我们一起来思考一下位置信息和物联网的关系。 位置信息是如何应用在物联网的世界里的呢？ 有很多像 GNSS 和 Wi-Fi 指纹定位这样帮助用户确定自己当前位置的技术，这些技术方便了我们的生活，比如导航。智能手机的问世使得很多人能够立即浏览当前位置和周边地图。这些进步在 10 年前都是无法想象的。还有，即使丢失了手机，也能用远程操作锁定手机，并让手机把位置信息发送过来。虽然乍看起来会让人觉得这些事例似乎跟物联网世界之间的联系很微弱。话说回来，正因为能如此轻松地获取位置信息，物联网世界才会多了几分现实感。 通过设置大量的传感器来采集大量的数据，或者通过设备间的通信力图实现新的服务，这就是物联网和机器对机器通信这些技术的背景。这些服务或许是监管水坝的储水量，或许是守护濒危物种，又或者是优化运输路线，以及在海洋上监测海啸。无论想要实现哪种服务，位置信息都是不可或缺的。 有些情况下，位置信息本身就具有极大价值，例如守护濒危物种，以及优化运输路线；也有些情况是需要用位置信息来掌握测量点，或者管理设备的，例如监管储水量和监测海啸。在位置信息的相关技术中，虽然有些部分乍看起来很复杂，其应用方法也难以理解，然而这种技术却是支撑着物联网世界的宝贵的技术。