UWB初的定義是來自于60年代興起的脈沖通信技術,又稱為脈沖無線電(Impulse Radio)技術。與在當今通信系統中廣泛采用的載波調制技術不同,這種技術用上升沿和下降沿都很陡的基帶脈沖直接通信,所以又稱為基帶傳輸(baseband transmission)或無載波(carrierless)技術。脈沖UWB技術的脈沖長度通常在亞納秒量級,信號帶寬經常達數千兆赫茲,比任何現有的無線通信技術的帶寬都大得多,所以終在1989年被美國國防部稱為超寬帶技術。早期超帶寬技術(UWB)用來大數據的近距離傳輸,近年來被應用在無線定位應用中。
一、UWB室內定位系統介紹
UWB室內定位系統是采用先進的無線定位技術,能在極短時間內完成定位測距,同時采用無線激活方式,實現定位和低功耗結合,既可以實現高精度的實時定位又可以切換到超低功耗的區域定位。能夠幫助終端用戶實現不同的定位業務需求,靈活配置,即使客戶的應用場景有較大差異,系統仍然能夠通過靈活的結構變化,滿足現場的實際功能需求,并大限度幫助客戶節省投入,獲取高性價比。
UWB室內定位系統采用多種無線寬帶定位技術,在啟用測量寬帶窄脈沖信號的到達時間差來計算終端的位置,能獲取高位置精度;與基于信號強度的RFID、Wi-Fi定位系統不同,即使在復雜工程環境中,用戶仍然能夠可重復地獲取0.5米定位精度。在啟用區域觸發定位時,可以以房間為單位,實現到達房間感應定位標簽。極大的降低標簽的使用功耗,可長時間佩戴,實現長時間不用充電。
二、系統構架
UWB室內定位系統支持靈活的網絡架構,從而實現不同應用環境下定位功能。一個典型的定位網絡由四部分構成:定位基站(Anchor)、移動終端(Tag)、數據傳輸通道(DataChannel)、定位引擎服務器(Location Engine)。其中定位基站分布于場景區域的幾何邊緣,并對該區域進行信號覆蓋;移動終端附著在定位對象表面;當終端進入基站的信號覆蓋范圍內,即自動與基站建立聯系;基站依據內置規則完成TDOA數據的獲取,并通過數據傳輸通道發送至定位引擎服務器,進而計算出移動終端的實際位置;定位引擎服務器支持大容量標簽網絡的原始數據獲取、位置解算與坐標輸出。
三、系統特點
定位精度:厘米級、10厘米級、亞米級。
定位范圍:基站之間布設數十米,該范圍內可定位,一般需3點或4點定位。
定位算法:tdoa/tof(飛行時間法),單純tdoa精度較低且分布不均勻,綜合應用保證精度。
系統架構:tof無需同步;tdoa的上一代技術需要復雜同步設備,新一代技術無需同步機提升了系統可靠性。
性能優勢:精度高(能滿足亞米級的室內無線定位方案)、容量高、功耗低,是未來定位的主流。
四、系統功能
人員、物資、車輛實時監控
電子地圖實時顯示工廠所有人員、重要物資、車輛的位置信息,監控人員可動態掌握各類前端點位數量和實時分布情況。
人員、車輛及物資查找定位
輸入人員姓名或貨物、車輛編號便可快速定位要查找的對象所在地點。
未按規定路線報警
指定某個終端在某段時間的行走軌跡,一旦發現該終端偏離指定的行走軌跡達一定的時間,發出報警信息。
進入禁區報警
限制區域,未經允許的定位終端進入將發出報警,在出入某些關口時,可設定好通過條件,當不符合要求的定位終端出入關口時將發出報警信息;或者某些區域只有在特定的時間才可進入,如在其他時段進入則被視為非法侵入,也會發出警報。
被訪區域異常告警
在一定時間段,被訪問者所在區域獲取不到終端信息達到一定時間,發出報警信息。
活動軌跡回放
系統全天候記錄人員、車輛經過地點和時間,可對人員、車輛運動路線進行跟蹤回放,掌握其詳細活動路線和時間。
自動人員點名
可定時自動進行人員清點,具體呈現進入人數、離開人數、停留人數。
滯留報警
當人員、車輛在規定的時間內,沒有及時辦理離開登記手續達到一定時間,發出報警信息。
出入口限制告警
可以規定人員、車輛進入和離開的出入口控制。如果人員、車輛不符合要求,發出告警。
聯動集成
可結合已有先進的視頻監控、門禁等技術,實現人員進出工廠的視頻監控等聯動集成。
五、使用范圍
工廠、倉庫、隧道、交通、電力、監獄、司法、辦公等精度較高的室內外結合的場景;
此類場景下往往精度要求較高(10厘米級或亞米級),且有條件攜帶標簽;往往是對象(人員、設備、車輛、資產)被動定位,而非主動定位(即非LBS服務)。
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