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  • UWB室内定位系统解决方案,2021推荐室内定位人员超高精度导航跟踪算法技术系统平台解决方案
  • 蓝牙定位与UWB定位解决方案对比

    千次阅读 2020-04-30 15:07:08
    谈到室内定位方案,很多客户都不知道如何选择,是选蓝牙定位呢?还是选UWB定位?下面将从8个方面细节对比来简单分析一下,包括无线协议、定位原理、定位精度、部署难度、抗干扰性、定位使用场景、和手机的交互、定位...

    谈到室内定位方案,很多客户都不知道如何选择,是选蓝牙定位呢?还是选UWB定位?下面将从8个方面细节对比来简单分析一下,包括无线协议、定位原理、定位精度、部署难度、抗干扰性、定位使用场景、和手机的交互、定位系统成本等8个方面,希望能对有需求的客户有所帮助。
    1.支持的无线协议
    蓝牙定位是标准BLE低功耗蓝牙协议;UWB定位采用的是IEEE802.15.4-2011 UWB 协议。
    2.定位原理
    蓝牙定位基于蓝牙发射器的RSSI值。蓝牙接收机通过侦测周围蓝牙发射器的强度,通过三边测量的算法定位蓝牙标签的位置;
    UWB定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点,与新加入的盲节点进行通讯,利用UWB定位算法计算(常采用TDOA定位算法、TWR定位算法),通过测量出不同基站与移动终端的传输时延差来进行定位。
    3.定位精度
    蓝牙定位能够实现米级的定位精度,精度在3-5米,能够大概知道人员、物体所处的位置;
    UWB定位能够实现厘米级的定位精度,可达到0.1-0.3米,能够准确掌握人员、物体、车辆的实时位置。
    4.部署难度
    受限于蓝牙定位原理的要求,蓝牙定位系统中,要求蓝牙网关或Beacon一般间隔5-8米左右部署一个。硬件的部署难度较低,我们的蓝牙网关可以通过安装底座卡扣的形式安装,还有防爆型网关可以通过配套的附件安装的任意固定位置;
    UWB定位的UWB基站一般50米左右部署一个,UWB基站的部署难度稍高,我们的UWB基站一般使用和基站配套的支架、抱杆型附件等固定安装。
    5.抗干扰性
    蓝牙定位系统的抗干扰性偏低;UWB定位系统得益于UWB定位超宽带的的抗干扰性强。
    6.定位场景
    蓝牙定位主要应用于对人、物的室内定位。我们的终端侧蓝牙定位可应用于室内定位、导航,营销路径规划,反向寻车,精准位置营销等用户终端;网络侧蓝牙定位可用于人员跟踪定位,智能考勤,门禁系统,资产定位及客流分析等场景之中。
    UWB(超宽带)定位则主要应用于室内高精度定位,用于在一定空间范围内获取人或物的精确位置信息。
    7.和智能手机的交互
    蓝牙定位基于ble低功耗蓝牙,通过蓝牙可以方便的和智能手机进行交互,我们的蓝牙定位系统可以提供手机app、微信小程序、H5页面、微信公众号、网页端等不同的手机端蓝牙定位应用;
    UWB定位无法和手机等智能终端交互,一般只提供手机Web网页端登录查看。
    8.定位系统成本
    蓝牙定位引擎算法、蓝牙网关一般百元以上、ibeacon信标,蓝牙标签等一般价格几十元、相对UWB硬件较低;UWB定位引擎算法、UWB基站价格一般几千元一台;UWB标签一般也是几百元一个。所以成本方面,UWB定位系统比蓝牙定位系统要高出不少。
    蓝牙定位和UWB定位综合对比如下:
    如何选择室内定位方案,可以从以下3个方面选择:
    (1)对室内定位精度要求不高的场合可以采用蓝牙定位,比如商场、景点景区智慧导览、博物馆导航、展会等场景,3-5米在室内做定位导航够用了;
    (2)有和智能手机交互要求:蓝牙定位易于手机交互,在手机端分享实时位置非常方便;UWB定位在和手机交互方面不如蓝牙定位。所以一般在商场、景点景区、博物馆、展会、游乐场布设室内定位系统优选蓝牙定位系统方案。
    (3)对预算有限的情况下,可以选择蓝牙定位。蓝牙定位的成本相对UWB定位会少很多。

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  • 所以, UWB室内定位技术可快速提取出直达信号,实现精确定位。 EHIGH恒高定位系统就是基于UWB室内定位技术研究开发的,其定位精度可达到厘米级,具有高精度、高动态、高容量、低功耗的优点,主要用于煤矿、化工、...

    UWB技术与传统室内定位技术相比,其时域信号较窄,时间分辨率较强,接收多径反射延时信号与直达信号的时间差一般大于脉冲宽度,因此,UWB信号在时域上是可分离的。所以, UWB室内定位技术可快速提取出直达信号,实现精确定位。

    EHIGH恒高定位系统就是基于UWB室内定位技术研究开发的,其定位精度可达到厘米级,具有高精度、高动态、高容量、低功耗的优点,主要用于煤矿、化工、电力能源、医院、养老院、隧道、制造业、公安司法等行业。

     

    一、基于UWB室内定位技术的硬件定位设备

    1、定位标签

    定位标签附着于定位对象的表面,当标签进入基站的信号覆盖范围内,即自动与基站建立联系,发送电磁波信号来确定标签位置。每一个标签都有唯一的ID号,可通过这个ID号将定位的对象联系起来,使定位基站通过标签找到实际定位的位置。

     UWB定位标签

    2、定位基站

    UWB基站分布于定位区域的几何边缘,并对该区域进行信号覆盖。室内定位基站主要功能就是探测标签的数据信息并上传至服务器进行汇总分析。

    一个定位系统一般要由三个以上的定位基站组成,它们可以接收定位终端(即定位标签)发送的UWB信号,并进行互相关系分析,计算信号传播时延,在通过特定的算法计算出待定位标签与基站之间的距离,再通过有线网络或WLAN传递给定位引擎。

     

    UWB定位基站

    二、UWB室内定位技术布置基站的原则

     

     

    UWB定位系统

    1、零维定位

    也叫存在性检测。区域内安装1台定位基站,可实现区域内人员的存在性检测和统计,适用于小型房间等区域。

    2、一维定位

    一维定位就是测距应用,适用于隧道、矿井、巷道等对定位精度不高的场景,精度在0.3米左右。巷道定位只需要定位目标在这个巷道的相对位置,一般会忽略巷道的宽度。

    3、 二维定位

    二维定位需要确定空间的x、y坐标,通过三个以上的基站,确定区域内的标签的位置,可以得出基站的二维坐标。

    4、 三维定位

    实现三维定位,需要求出被定位标签的三维坐标(x,y,z)。在基站架设的时候,需要特别拉开z轴的高度差,以确保在z轴上的精确度。

     

    三、UWB室内定位技术可实现哪些功能?

    1、人员实时定位管理

    可视化查看人员、物资、车辆的位置分布,便于工作调遣,提升生产效率;在发生危险时,可依据人员分布位置信息快速救援。

    2、长时间静止预警

    UWB定位系统具有“静止不动”行为监测功能,当员工处于危险状态(如昏迷)而无法主动报警,静止不动的时间超过了设定的时长,系统会发出预警信息,提醒管理者及时救援,防止无人发现而错失救援最佳时机的情况发生。

    3、视频联动

    将EHIGH恒高UWB定位系统与监控设备相结合,还能够实现视频联动的功能。当某区域作业人员主动发起报警求助信息,或是电子围栏被触发,管理人员可查看现场视频画面,便于管理人员第一时间了解现场情况并进行处理,提升应急处理能力,减少事故伤亡。

    4、电子围栏

    UWB定位系统可对不同区域进行划分,并为对应的工作人员设置进出权限,当人员或物品进入自己权限范围以外的区域时,系统进行预警。电子围栏功能将保证特殊区域的生产安全,使得企业得以正常顺利地运行,提高企业的生产效率和管理水平。

    5、移动轨迹追溯

    可长时间存储人员运动轨迹,为事件处理提供决策依据。并且可按人员或区域回放指定时间段内的人员运动轨迹。

    6、智能巡检

    企业可针对生产设备的巡检要求,自定义规划巡检点和巡检路线,设置巡检人员及周期,制定巡检任务,全方位满足企业定时巡检需求。管理人员可查看巡检人员的巡检时长、巡检轨迹等指标,防止员工漏查、重复巡查,切实保障巡检各项指标达到安全管理的要求。

    7、SOS报警

    人员随身佩戴的UWB定位标签具有紧急求助功能,当人员遭遇意外情况,可立即进行按键求救,后台可依据求救位置进行救援,减少事故损失与人员伤亡。

    8、超员/缺员预警

    管理后台可设置每个生产车间或区域的限制人数,实现超员预警和缺员预警功能。如果该区域的总人数已经满员或未达标,系统发出预警信息,提醒管理人员及时予以干预。

    9、超时预警

    当人员或物品在某个区域滞留时间过长,系统可发出预警信息,防止外来车辆或访客长时间滞留在危险区域,保障区域或人员安全。

     

    四、基于UWB室内定位技术的EHIGH恒高人员定位系统优势:

    1.      精度高:定位误差不超过10cm

    2.     稳定性强:抗干扰,抗遮挡

    3.     续航时间长:智能节省电量,电池续航提升2倍+

    4.     视频融合:定位与视频高度融合

    5.     更远覆盖:单基站覆盖范围远超100m

    6.     定位模式多样:0维、1维、2维、3维无缝切换

    转载于:https://www.cnblogs.com/liulianchoudoufu/p/11194609.html

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  • 本文探讨室内定位技术中的一种:UWB室内定位技术,并在定位技术系列最后对各种定位技术进行总结,敬请关注微信公众号“智物客”后续文章。微信公众号“智物客”致力于和大家分享物联网、智慧城市相关技术和解决方案...

    UWB室内定位技术

    引言

    本文探讨室内定位技术中的一种:UWB室内定位技术,并在定位技术系列最后对各种定位技术进行总结,敬请关注微信公众号“智物客”后续文章。

    概述

    UWB(Ultra Wide Band )即超宽带技术,它是一种无载波通信技术,利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的频谱范围很宽。传统的定位技术是根据信号强弱来判别物体位置,信号强弱受外界影响较大,因此定位出的物体位置与实际位置的误差也较大,定位精度不高,而UWB定位采用了宽带脉冲通讯技术,具备极强的抗干扰能力,使定位误差减小。UWB定位技术的出现填补了高精度定位领域的空白,它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供厘米级的定位精度等优点。

    3  UWB室内定位流程

    (1)每个定位标签以UWB脉冲重复不间断发送数据帧;

    (2)定位标签发送的UWB脉冲串被定位基站接收;

    (3)每个定位基站利用高敏度的短脉冲侦测器测量每个定位标签的数据帧到达接收器天线的时间;

    (4)定位引擎参考标签发送过来的校准数据,确定标签达到不同定位基站之间的时间差,并利用三点定位技术及优化算法来计算标签位置。

    (5)利用单基站定位一般采用AOA((Angle of Arrival)算法,采用多基站定位多采用TDOA(Time difference of Arrival)算法。

    4  UWB室内定位系统架构及功能

    4.1  系统结构图

     

    4.2   主要设备及组件

    4.2.1  UWB定位标签

    定位标签为有源标签,能做成不同的形态固定在物体、车辆或佩戴在人员身上使用,在不同应用环境下拥有多变性。它的定位精度最高可达到5-10cm,标签发出的UWB脉冲信号,通过定位基站(定位传感器)接收和传输。每一个标签都有唯一的ID号,可通过这个ID号将定位的物体联系起来,使定位基站(定位传感器)通过标签找到实际定位的位置。标签传输信号持续时间很短,能够允许成百上千的标签同时定位。

    提供一个参考技术参数:

    参数项

    参数值

    定位精度

    5-10cm

    系统总刷新率

    1200Hz

    单一标签刷新率

    1/64Hz-100Hz

    射频发射

    3.1GHz~10.6GHz(分频段)

    射频接收

    信令信道 ISM

    穿墙能力

    玻璃、木质墙体可穿透一堵墙,钢筋混凝土墙体不能穿透

    电池供电

    可充电500mAh锂电池

    耗电指标

    按1Hz刷新率计算约使用1个月

     

    4.2.2  UWB定位基站

    定位基站(定位传感器)可以通过到达时间差(TDOA)测量技术,来确定标签的位置,并将数据传输至网络控制器及定位引擎软件,定位精度达到厘米级。

    参考技术参数如下:

    参数项

    参数值

    天线接口

    SMA

    网络接口

    RJ45

    UWB频段

    3.1-10.6GHz(分频段)

    系统控制信号

    2.4GHz ISM

    输入电压

    DC 12 V

    安全机制

    过热、过载和短路保护

    功率消耗

    10W

     

    4.2.4  定位引擎

    定位引擎位于部署于定位服务器中,是定位算法实现的地方,并提供API与上层应用软件调用。

    4.2.5  上层应用软件

    上层应用软件主要体现为系统功能。UWB室内定位系统基本功能可包括:

    人员分布显示:佩戴定位标签的人员分布情况。

    人员移动轨迹:通过电子地图实时显示一个或多个人员移动轨迹。

    跟踪指定人员:地图随着标签的移动自动切换,将鼠标移到标签上可以看到标签的当前状态。

    电子围栏:通过平面电子地图上不同颜色和形状显示人员的报警位置状态。

    5   UWB技术特点

    UWB技术应用于室内定位,具有以下特点:

    (1)系统容量大

    香农公式给出C=Blog2(1+S/N)可以看出,带宽增加使信道容量的提高远远大于信号功率上升所带来的效应,这一点也正是提出超宽带技术的理论机理。超宽带无线电系统用户数量大大高于3G系统。

    (2)数据传输速度快

    UWB系统使用上吉赫兹的超宽频带,根据香农信道容量公式,即使把发送信号功率密度控制得很低,也可以实现高的信息速率。一般情况下,其最大数据传输速度可以达到几百兆比特每秒到吉比特每秒。

    (3)多径分辨能力强

    UWB由于其极高的工作频率和极低的占空比而具有很高的分辨率,窄脉冲的多径信号在时间上不易重叠,很容易分离出多径分量,所以能充分利用发射信号的能量。实验表明,对常规无线电信号多径衰落深达10~30dB的多径环境,UWB信号的衰落最多不到5dB。

    (4)隐蔽性好

    因为UWB的频谱非常宽,能量密度非常低,因此信息传输安全性高。另一方面,由于能量密度低,UWB设备对于其他设备的干扰就非常低。

    (5)定位精确

    冲激脉冲具有很高的定位精度,采用超宽带无线电通信,可在室内和地下进行精确定位,精度最高可达2厘米,一般精度在15厘米内。而GPS定位系统只能工作在GPS定位卫星的可视范围之内。与GPS提供绝对地理位置不同,超短脉冲定位器可以给出相对位置,其定位精度可达厘米级。

    (6)抗干扰能力强

    UWB扩频处理增益主要取决于脉冲的占空比和发送每个比特所用的脉冲数。UWB的占空比一般为0.01~0.001,具有比其他扩频系统高得多的处理增益,抗干扰能力强。一般来说,UWB抗干扰处理增益在50dB以上。

    (7)低功耗

    UWB无线通信系统接收机没有本振、功放、锁相环(PLL)、压控振荡器(VCO)、混频器等,因而结构简单,设备成本将很低。由于UWB信号无需载波,而是使用间歇的脉冲来发送数据,脉冲持续时间很短,一般在0.20~1.5ns之间,有很低的占空因数,所以它只需要很低的电源功率。一般UWB系统只需要50~70mW的电源,是蓝牙技术的十分之一。


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  • EHIGH恒高作为UWB定位专家,其中UWB室内定位标签设备在经过定位基站于定位引擎的作用下在更多的定位场景中,为更多的企业提供精确定位解决方案,让其功能越来越强大。 UWB室内定位更多是企业级B端使用 UWB全称为...

    5G时代的到来推动了物联网的不断发展,室内定位技术提供了十分准确的位置信息数据,其中,UWB室内定位技术拥有高精度、高安全性、高抗干扰能力等特点,这些优秀的特质使得UWB在消费市场具备极大的应用潜质。EHIGH恒高作为UWB定位专家,其中UWB室内定位标签设备在经过定位基站于定位引擎的作用下在更多的定位场景中,为更多的企业提供精确定位解决方案,让其功能越来越强大。

    UWB室内定位更多是企业级B端使用

    UWB全称为Ultra Wide Band,即超宽带通信。20世纪90年代之前,在项技术一直主要应用在军事上的雷达系统中,发展到民用阶段,也是主要应用于B端,比如在工厂、仓储、隧道、司法等垂直行业的人员或物资高精度定位中。
    UWB室内定位应用场景
    例如在煤矿人员定位中,基于UWB室内定位技术就颇具优势。根据国家煤监局组织全国安标委煤矿安全分标委编制的安全生产行业标准《煤矿井下人员定位系统通用技术条件(征求意见稿)》要求,UWB定位技术在精度方面领先于其他无线技术,能达到“煤矿井下人员精确定位系统最大静态定位误差不大于0.3米”的要求。而事实上,这一要求在最后的编制说明中也明确证实,就是参考了UWB定位技术的精度。而恒高在煤矿井下的人员定位精度已经达到了5cm~10cm,通过安全帽定位标签以及标签卡的形式来获得实时室内定位,更完善保障了井下矿工的安全。
    恒高社交距离报警系统
    另外,UWB室内定位标签在疫情防控中也贡献突出。病毒预防需要做好防止人员聚集,防止人员跨部门接触,制定好人员密集区域的预防手段,做到精确的人员跟踪、全面消杀工作。EHIGH恒高社交距离报警系统基于UWB定位技术测距误差可达10㎝,通过定位手环、定位标签、定位基站,通过部署在管控区域内,就能完全结合疫情“防”和“控”的解决方案,为防疫工作做好准备。

    市场方面,2018年国内UWB企业级应用市场出货量已经达到了百万级。根据市场预测数据,在企业级应用市场中,UWB仍将保持超高的发展势头,到2022年预计将达到1200万片左右的芯片出货量,国内UWB企业级应用市场的体量也将会超过百亿级别。而更令人兴奋的是,UWB技术在B端的出彩,同样也吸引了C端企业的关注和参与。

    UWB技术B端出彩,C端市场有望发展

    实际上,尽管目前不少手机开始支持UWB定位技术,但在智能手机之外,基于UWB定位技术的智能标签可能是会率先爆发的智能产品。
    在这里插入图片描述
    例如,UWB技术定位个人物品,支持UWB的物体可以被立即精确定位、在房屋的数字地图上突出显示并在几秒钟内找到;UWB技术保持孩子的安全距离,基于到达角(AOA)技术,两个UWB 设备可以共享相对的测距和定位数据,从而实现彼此精确定位。这使得两个有手机的人能够精确地定位对方,父母和儿童或宠物保持在一定距离范围内。

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