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    人员定位及UWB高精度定位基站-笃一物联

    物联网持续发展,并且发展速度之快;其中高精度定位、人员定位也是重中之重。

    863计划地球观测与导航技术领域城市室内外高精度定位导航关键技术与服务示范主题项目下设全部三个课题,通过科技部组织的技术验收,最新成果介绍。

    该成果率先形成了通信与导航融合的新体制时分码分正交频分复用 (TC-OFDM),通过在200平方公里内,布设8个基站,实现了在广域范围内的复杂建筑室内、城市峡谷区域等环境下的优于3米的定位精度。总体技术达到国际领先水平。布设费用相对低廉,用约数百万元左右即可做到覆盖200平方公里重点区域的室内外定位。相对于现有室内定位技术,成本就降低了近两个数量级,且做到了与移动通信信号相同的室内外全覆盖,更具有商业推广价值。该课题融合地面基站系统与北斗卫星导航系统,将北斗导航服务从室外拓展到室内环境,满足了人们对于全时空高质量位置信息服务的需求。基于课题研究成果的星地融合广域高精度位置服务关键技术获得2014年度国家科学技术进步奖二等奖。

      负责该成果的课题组在天津先后开展了城市消防救援的典型应用示范、老年人关爱应用示范。基于广域室内外无缝定位系统,天津消防局组织了多次消防演练,演练结果表明该系统能够成功解决消防救援中位置盲区。同时,该系统也提升了老年人关爱服务的精确性、实时性和体验度。上海市、合肥市、湖南衡阳市政府作为合作城市,百度、京东、中电四创、中兴通讯、长虹集团、中电24所等单位作为合作单位都已经与北邮签署了战略合作协议。华为、阿里巴巴集团等单位也正与课题组进行合作洽谈。这些应用与科研成果转化,提升了我国在国际室内定位领域的科技实力,加快了羲和系统的普及,对推动社会经济发展有重大意义。

    你肯定知道Wi-Fi,蓝牙和5G,但是现在,又有一个全新的无线通信术语来了,Apple日前宣布iPhone 11iPhone 11Pro中加入了超宽带技术(UWB),那么什么是超宽带技术呢?它的作用是什么呢?

    UWB又名超宽带,是一种无载波通信技术,用纳秒至微妙级的费正弦波窄脉冲传输数据;有人称它伟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定位在早期被用来应用在近距离高速数据传输。

    经年来国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,其抗干扰性能强,传输速率高,系统容量大发送功率非常小;UWB定位系统发射功率非常小;通讯设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信,低发射功率大大延长系统电源工作时间,而且发射功率小;其电磁波辐射对人体的影响也会很小,应用的面广。

    未来无线定位技术的趋势是室内定位与室外定位相结合,实现无缝的、精确的定位。现有的网络技术还不能完全满足这个要求,而UWB定位技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、定位精度极高等优点,在众多无线定位技术中脱颖而出。

    未来无线定位技术的趋势是室内定位与室外定位相结合,实现无缝的、精确的定位。现有的网络技术还不能完全满足这个要求,而UWB定位技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、定位精度极高等优点,在众多无线定位技术中脱颖而出。

    UWB技术原理:

    超宽带(Ultra Wide-BandUWB)是一种新型的无线通信技术,根据美国联邦通信委员会的规范,UWB的工作频带为3.1~10.6GHz,系统-10dB带宽与系统中心频率之比大于20%或系统带宽至少为500MHzUWB信号的发生可通过发射时间极短(如2ns)的窄脉冲(如二次高斯脉冲)通过微分或混频等上变频方式调制到UWB工作频段实现。

    超宽带的主要优势有,低功耗、对信道衰落(如多径、非视距等信道)不敏感、抗干扰能力强、不会对同一环境下的其他设备产生干扰、穿透性较强(能在穿透一堵砖墙的环境进行定位),具有很高的定位准确度和定位精度。

    UWB-TDOA定位原理:

    该技术采用TDOA(到达时间差原理),利用UWB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(假设1#2#为第一组,2#3#为第二组,3#4#为第三组,4#1#为第四组)的距离差:

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    式中di,12~di,14UWB定位技术测得的定位卡相对于四组定位基站的距离差。

       基本原理如下图所示:

    图片2.png

    通过联解下式方程即可解算出定位卡的三维坐标:

    图片3.png


    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。

    UWB定位应用可以伟哪些行业带来改变:

    高精度定位安全管理系统由硬件高精度定位设备、高精度定位系统和应用软件构成。系统采用UWB定位技术,定位精度优于30cm,单区域支持多于1000/秒的定位标签,精度高,容量大。

     

    司法监狱:

    在监狱,通过UWB定位系统,将定位标签继承至人员定位腕带中,能对服刑犯人进行实时监控。

    包括:实施掌握实时的人员定位、人数统计、犯人腕带防拆报警、电子围栏、聚众分析、行为轨迹跟踪、回放、视频联动告警等等,能够很大成都的降低监管执法的风险,防止意外事故的发生。

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    工厂仓库:

        在工厂中,UWB定位系统可以帮助传统工厂实现数字化管理;可事实查看员工位置进行人员定位、在岗时间、移动轨迹,提高岗位巡查效率。通过后台对仓储货物位置的监管,可查看物品定位、所属仓库等数据,防止物资设备丢失。

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    智慧医疗:

    在医院、养老院中,通过给医生、护士、老人佩戴只能手环或者胸牌,不仅能够及时查看人员位置进行人员定位;还可以根据需求设置电子围栏圈定安全活动范围,一旦有老人或者就医人员走出安全区域,系统就会及时报警;通知管理人员赶往查看,避免老人走失或受伤。

    因为护工人员不可能24小时陪在每一位就医人员身边,难免会有疏忽,所以将一键报警功能集成在手环或者胸牌之中,一旦相关人员玉带危险情况,可以按此按钮就能通知医护人员及时给予救助,避免人员生命健康安全。

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    智慧展馆:

    在展馆、展厅内,通过UWB定位系统可以实现智能化导览服务,一方面可以实现应到观众前往想去的展位,另外也可以对观众的位置数据进行精准统计,查看参展客户及工作人员在展厅内的人员定位、观览轨迹、停留时间、物品定位、物品管理、物品统计等等,实现办展效果精准分析。

    让展方了解参展人员感兴趣的产品,为后期提升展会质量工作提供明确方向。

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