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  • 除通讯网络的蜂窝定位...本文我们来谈谈UWB超宽带定位这种UWB超宽带定位技术的功能和应用场景。EHIGH的UWB超宽带定位可以实现无线同步方案,低功耗定位标签,低成本高精度。就以这套UWB超宽带定位系统来进行详细说明。
  • UWB超宽带定位技术

    千次阅读 2018-10-15 11:26:17
    UWB超宽带定位技术 UWB(Ultra Wide band)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。在定位用到的UWB,遵循802.15.4a 标准。UWB 可以做到两种应用,一种是测距,在测距的时候,采用ToF...
                                                 UWB超宽带定位技术
    

    UWB(Ultra Wide band)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。在定位用到的UWB,遵循802.15.4a 标准。UWB 可以做到两种应用,一种是测距,在测距的时候,采用ToF(Time of Flight) 的方式,计算A、B 两点电磁波飞行的时间,通过时间计算出两点之间的距离。另一种是定位,先通过计算到达时间差(TDOA: Time Difference of Arrival)来确定标签和接收器之间的距离,然后通过三角定位的方式,计算出标签的位置。
    UWB 脉冲持续时间极短,一般为零点几纳秒。图1为超宽带脉冲示意图。

    在这里插入图片描述
    电磁波飞行时间 = (2TRR-Tsp-2TSR+TRP+TRF-TSF)/4
    两点之间距离= 光速* 电磁波飞行时间
    UWB 因为其时间计算的精度非常高,达到0.3ns 左右,在测距模式下,其精度在99.9% 的情况下,在10厘米以内,考虑到定位系统的系统精度,一般定位系统,在95% 的情况下,其精度能达到15厘米。
    获得脉冲信息后,要通过输出方式传回后端的服务器计算位置和呈现。目前在项目实施时,除有线传输外,有下面几种无线方式数据传输方式:GPRS、WLAN、wifi,优势是较为通用,不足是,存在运营费、功耗较高 绕射性能不佳
    定位技术比较
    在这里插入图片描述

    “智寻”实时定位系统是一种基于UWB(Ultra Wide Band)技术和利用超宽带脉冲的定位解决方案,采用超精密、低耗电、低费用技术,开发各种服务模式,并拥有完成这些模式的各种方案。可以在建筑物内部或公园、运动场等限定范围的开放区域定位移动物体并掌握其信息。
    系统组成
    “智寻”实时定位系统由三部分组成
    安装携带在人或者设备位标签,该标签由UWB模块、控制芯片(MCU)、电池等核心器件组成。标签采用纽扣电池,最长待机时间可达200余天,电池不足时,将发出告警信息到服务器。
    行业应用
     智能电站:电厂工作及检修人员
     仓储物流:叉车定位、托盘定位等
     博物馆/展厅:参观人员定位,展品信息推送等
     安防管理:无线安防系统等
     工业自动化:流水线监控、货物分选
     医院/养老院:医生、病人或者老人定位,健康相关产业等
     智慧场馆:运动员定位
    “智寻”实时定位系统的核心是实现了人员/设备位置的实时、精确定位。在人员定位的应用中,可以实现以下功能:
    1,实时位置定位。当人员进入定位区域以后,在任何时刻任意位置,定位基站都可以感应到信号,并上传到监控中心服务器,经过软件处理,得出各具体信息(如:人员ID,位置,具体时间),同时可把它动态显示(实时)在监控中心的大屏幕或电脑上,并作好备份,使得管理人员可随时了解工作人员的状态。
    2,电子围栏。当人/车进入非授权区域时,“智寻”实时定位系统能够分析出这种非正常的情况,并及时做出报警信息,为管理人员提供重要参考;
    3,日常人员管理。管理者可随时观看大屏幕或电脑上的人员及设备活动情况,并可查看任意区域、任何部分/个人的信息状况,并可进行报表打印(可选),历史数据查询(可选),为管理带来极大的方便。

    北京智物达科技有限公司期待与您的合作! www.zoodac.com T:010-82896569

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  • UWB超宽带定位原理及系统架构介绍 一UWB超宽带定位原理 该技术采用 TDOA 到达时间差原理利用 UWB超宽带定位技术测得定位 标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差从而得出定位标 签相对于四组定位基站...
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  • 2019年09月,苹果新产品发布会,iPhone11全部搭载UWB超宽带芯片的消息让UWB再次走进公众视野,那么,UWB到底是一种什么样的技术,又能给我们的生活带来什么变化呢? UWB最初是作为一种通信技术出现的,目的用于短...

    2019年09月,苹果新产品发布会,iPhone11全部搭载UWB超宽带芯片的消息让UWB再次走进公众视野,那么,UWB到底是一种什么样的技术,又能给我们的生活带来什么变化呢?
    UWB最初是作为一种通信技术出现的,目的用于短距离、宽带无线通信,与WIFI、蓝牙、Zigbee等等处于同等地位。
    与WIFI、蓝牙等传统的窄带通信不同,UWB的超带宽可以让它发射极窄、极尖的脉冲,如此,两个靠的很近的脉冲就可以分辨出来。这就意味着距离分辨力可以做到很高,赋予了UWB测距的先天优势。
    UWB的脉冲宽度可以做到1ns以内,光、无线电在这个时间走过的距离是30厘米,通过对脉冲的进一步细分,比如分成3份这个难度并不高,就可以轻松获得10厘米的距离分辨力。由于光速极其稳定不受任何外界影响,UWB测距天生就是稳定的。
    在物理上,带宽与脉冲宽度是成反比的,窄带通信无法产生窄脉冲。因此,WiFi、蓝牙等各种窄带通信技术只能通过测量信号强度、到达角度等办法,变通进行测距。会受到电源电压、环境、天线工艺、测距距离等影响,因此测距精度无法做得很高且很不稳定。
    UWB测距,就是在通信过程中测量数据包到达前沿的时间来实现的,而测距是定位的基础,由于UWB超宽带测距的高精度及稳定性,UWB定位在定位领域的应用逐渐成为主流。
    UWB定位第一步:测距
    测距采用双向飞行时间法TW-TOF,two way-time of flight
    简单说,就是测量两点之间来回的无线电飞行时间,此即双向飞行时间,双向飞行时间x光速,就是发射与接收之间的双向飞行距离,此距离除2,就是单向距离。
    UWB定位第二步:定位
    测出物体(标签)与几个已知位置的基准点(基站)的距离(TOA)或者距离差(TDOA)之后,就可以算出标签的位置。
    UWB应用场景
    随着大数据、IT、AI技术的发展,以无人机、无人车、机器人为代表的自动化装备的智能化水平得到突飞猛进的发展,物联网技术的发展,更是实现了万物互联。
    但是,由于位置信息,尤其是高精度位置信息的缺失,众多高级智能装备即不能自动抓取、更不敢放下目标,自动化基本上无法动弹;由于没有位置信息加持,整个社会的运行都需要付出一笔额外的人工位置识别、传输、处理代价;由于没有位置,物联网也只能是摸黑互联、纸上互联。
    UWB技术的出现,基础的高精度定位位置信息的加入、绑定,使得人、物、信息的流动、决策、处理可以基于空间、位置进行,人类武装到牙齿的现代信息处理技术效能将得到更加充分的释放,必将大大提高整个社会的运作效率,从而带来一场效率革命。
    1.智慧工厂:针对人员、物品或设备在移动状态下的业务需求,对生产过程进行实时管理和信息反馈,为工厂内的管理及作业的信息化和规范化提供实时位置数据支撑,提升制造业的智能化水平。
    2.智慧工地:围绕建筑工地现场的“人、机、料、法、环”五大要素,采用先进的实时定位技术,在提高施工现场管理水平的同时,为项目相关各方构建一个沟通协调、信息共享的平台。
    3.国家电力工程:利用高精度定位技术和三维可视化技术,实现对生产区域工作人员、访客、车辆等的自动、实时定位和监控,结合门禁系统、视频监控系统、报警系统,提升企业安全生产水平。
    4.司法监狱:利用高精度实时定位技术解放警力、提高工作效率,弥补监管漏洞、降低监管执法风险,进而实现事前预防、事中管控、事后查证等。
    5.隧道管廊:建立一套人员定位管理系统,结合现有门禁系统,实现对隧道/管廊内人员进行定位显示、紧急事件报警、人员撤退指挥等。
    6.铁路交通:通过获取检修人员的行进路线和位置数据,系统自动推送相关作业指导信息,判断是否满足检修规范,提高车辆检修管理信息化水平和工作效率,提升检修质量,保障运行安全。
    7.大型商超、机场、酒店、博物馆、会展中心等:在应急救援、消防、安全执法等方面发挥重要作用,紧急情况下,为救援提供强有力的技术支持,更好地保障救援人员和受困人员的安全,让救援变得更加有效。"

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  • 本文我们将结合云酷科技UWB人员定位解决方案来谈谈UWB超宽带定位技术的功能和应用场景。 一、UWB超宽带定位原理 UWB技术采用 TDOA(到达时间差原理),利用UWB超宽带定位技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间...

    除通讯网络的蜂窝定位技术外,常见的室内无线定位技术还有:Wi-Fi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID、ZigBee和超声波等。

    本文我们将结合云酷科技UWB人员定位解决方案来谈谈UWB超宽带定位技术的功能和应用场景。

    一、UWB超宽带定位原理

    UWB技术采用 TDOA(到达时间差原理),利用UWB超宽带定位技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差,从而得出定位标签相对于四组定位基站的距离差。

    使用 TDOA 技术不需要定位标签与定位基站之间进行往复通信,只需要定位标签只发射或只接收 UWB 信号,故能做到更高的定位动态和定位容量。

    云酷科技的定位系统产品即使用 UWB-TDOA 技术实现了高精度、高动态、高容量、低功耗的人员定位系统。

    二、UWB超宽带定位功能

    1、实时高精度定位管理

    该功能可实现对于人员、设备、车辆的实时定位管理,查看被定位目标的实时位置、分布区域等信息。例如电厂作业人员定位管理,保障危化区域安全,车辆及设备定位管理等。

    2、电子围栏

    通过在管理后台设置电子围栏,可实现“越界预警、滞留预警、长时间静止预警”等功能。在电厂,工人误入危险区域,系统会自动发出警报。

    3、历史轨迹查询

    基于UWB超宽带定位技术,可随时查看被定位目标在某一时段的历史轨迹,在后台实现直观的回放,比如查看不同工种人员的上岗/离岗时间、在某区域的停留时间等数据,一旦发生突发情况,可通过历史轨迹查询来实现事件追溯。

    4、一键紧急求助

    以电厂人员定位项目中实际应用来说,当厂区某处发生危险时,人员第一时间撤离至关重要。通过在人员随身佩戴的定位卡片上集成“一键求助”功能,当遇到灾情或危险可及时预警;相关人员可依据预警信息获知其位置,便于及时施救。

    同时,当人员遇到紧急情况时,通过智能终端上的“一键求助”按钮可以进行及时求助,此时系统软件进行声光报警并第一时间通过短信或微信通知相关人员,可快速锁定报警人员位置,实现快速救援。

    5、视频联动

    通过将UWB超宽带定位系统与视频监控系统相结合,一旦某区域发生预警,例如出入口出现陌生人、人员进入无权限区域、人员接近危险源、人员求救、物资被非法搬离等,系统会立即弹出现场监控画面并进行拍照记录现场情况,为高效决策提供依据。

    6、数据统计分析

    可实现数据高效统计,便于查看人员分布数据、热力图数据、实时电子围栏、预警数据等信息,提升场所数字化、信息化管理水平。

    三、UWB超宽带定位应用场景

    区别于广义的人员定位(通过移动、联通、电信运营商的网络获取手机用户的位置信息),室内环境定位系统的行业应用却有着非常独特的业务、管理、监管、管控以及可视化的要求,由下列已有落地项目的应用场景可见,室内人员定位系统建设的本质是一项专业的系统集成工程:

    1.智慧工厂:针对人员、物品或设备在移动状态下的业务需求,对生产过程进行实时管理和信息反馈,为工厂内的管理及作业的信息化和规范化提供实时位置数据支撑,提升制造业的智能化水平。

    2.智慧工地:围绕建筑工地现场的“人、机、料、法、环”五大要素,采用先进的实时定位技术,在提高施工现场管理水平的同时,为项目相关各方构建一个沟通协调、信息共享的平台。

    3.国家电力工程:利用高精度定位技术和三维可视化技术,实现对生产区域工作人员、访客、车辆等的自动、实时定位和监控,结合门禁系统、视频监控系统、报警系统,提升企业安全生产水平。

    4.司法监狱:利用高精度实时定位技术解放警力、提高工作效率,弥补监管漏洞、降低监管执法风险,进而实现事前预防、事中管控、事后查证等。

    5.隧道管廊:建立一套人员定位管理系统,结合现有门禁系统,实现对隧道/管廊内人员进行定位显示、紧急事件报警、人员撤退指挥等。

    6.铁路交通:通过获取检修人员的行进路线和位置数据,系统自动推送相关作业指导信息,判断是否满足检修规范,提高车辆检修管理信息化水平和工作效率,提升检修质量,保障运行安全。

    7.大型商超、机场、酒店、博物馆、会展中心等:在应急救援、消防、安全执法等方面发挥重要作用,紧急情况下,为救援提供强有力的技术支持,更好地保障救援人员和受困人员的安全,让救援变得更加有效。"

    云酷科技多年来致力于安全领域,为电力、化工及其他行业提供行业领先的人员安全、设备安全等解决方案,点击下方阅读原文了解更多人员定位信息。

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    1、什么是UWB?

    UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展,认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。
    总的来说,UWB在早期被用来应用在近距离高速数据传输,近年来国内外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位。
    匿名UWB定位模块就是利用了超宽带技术制作的一款集测距、定位、数据传输一体的多功能模块。

    2、匿名UWB模块适用于什么场景?

    a、室内定位

    众所周知,室内的定位一直是一个难点,室内没有GPS信号,很少有其他有效方案能实现室内的定位。匿名UWB模块可以通过摆放3个固定基站,然后在移动物体上固定一个标签,由标签测量到3个基站的距离;获取到3个距离后,即可根据3边定位法确定标签相对基站的位置,从而实现了室内的定位。该功能非常适合各种无人机竞赛、教研室科研项目、公司定制开发等应用环境。

    b、测距

    当需要知道两个物体之间的距离时,同样可以利用两个匿名UWB模块,分别固定到两个物体上,两个模块之间可以实现实时测距,测距频率可达一千赫兹以上,性能强劲,可以通过模块串口实时输出这个距离值,应用非常方便。

    c、数据传输

    匿名UWB模块最新加入了数据传输功能,依托于强大的UWB芯片,可以实现快速、低延时、稳定、双向的数据传输功能,重要的是,数据传输功能并不影响UWB模块的测距和定位功能,可以在测距和定位的同时进行数据传输,也就是说在测距和定位的同时,还可以通过本模块直接传输调试数据、控制数据、用户自定义数据等,大大方便用户的使用。

    匿名UWB模块介绍

    匿名UWB超宽带模块

    特点:

    • 远距离:模块使用专为UWB设计的PA+LNA电路,大大增加测距范围,本模块高速测距模式空旷测距距离超150米,模块的使用范围大大增加。
    • 高频率:本模块MCU采用M4系列MCU,提供系统运行速度,并通过优化算法,提升测距性能,实现一对一每秒测距1500次左右,一对多测距更是突破2000hz,高频率的测距性能,为后续对测距数据进行滤波处理提供了充足的数据样本。
    • 高精度:得益于无线信号强度的大幅提升和算法的不断优化,提升测距距离与测距频率的同时,测距稳定性也大幅提升,滤波后测距结果的波动大大降低,空旷静止状态可以实现厘米级波动,同时运动状态下的数据波动也较其他产品大幅降低。
    • 支持多点定位:本定位系统支持多点定位,一套基站,可以同时定位多个目标点。得益于优化的驱动源码,多点定位时通过智能调度,性能损失小,定位频率高。
    • 简单易用:模块板载USB、串口,可以通过USB方便的连接配套的上位机,通过上位机即可对模块进行运行模式以及各种参数的配置,并且各项参数均可断电保存。并且模块可以通过板载串口进行数据输出,包括测距数据、定位数据,均可通过串口实时输出,串口采用3.3v电平,方便接入外部系统。模块内置完善的滤波算法和定位算法,可以直接通过串口输出滤波后的测距数据和定位数据,用户可以直接应用这些数据,不必再苦恼于底层算法。
    • 拓展性高:模块体积小巧,方便集成于用户系统中,并且模块天线采用SMA插座形式,方便更换天线,可以通过天线延长线实现模块和天线的分体布置。
    • 协议公开:本模块公开所有配置协议与数据输出协议,并提供解析模块串口输出数据的C语言示例代码。
    • 固件升级:模块可以通过上位机方便的进行固件更新,功能更新后,轻点几次鼠标,即可实现固件更新,后续我们会提供更加完善,功能更加强大的固件。

    模块照片:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    上位机界面:
    上位机界面1
    配置界面

    展开全文
  • 定位基站和定位点之间,必须无遮挡物,否则会影响定位精度。 模块天线朝向会影响测距结果,推荐基站模块和定位模块都朝上安装。 基站模块和标签模块硬件相同,通过电脑上位机可以灵活配置模块的工作模式。 模块...
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  • UWB超宽带技术.pdf

    2020-08-12 11:42:15
    UWB技术的一个市场地位,也就是说奠定了它作为室内定位首选技术这么一个地位。苹果手机将定位技术植入到手机之后,可能在民用市场也会引发一股超高频精准定位脑洞开发,通过这些技术引爆UWB在民用市场一个应用。
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