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    人員定位及UWB高精度定位基站-篤一物聯

    物聯網持續發展,并且發展速度之快;其中高精度定位、人員定位也是重中之重。

    863計劃地球觀測與導航技術領域城市室內外高精度定位導航關鍵技術與服務示范主題項目下設全部三個課題,通過科技部組織的技術驗收,最新成果介紹。

    該成果率先形成了通信與導航融合的新體制時分碼分正交頻分復用 (TC-OFDM),通過在200平方公里內,布設8個基站,實現了在廣域范圍內的復雜建筑室內、城市峽谷區域等環境下的優于3米的定位精度?傮w技術達到國際領先水平。布設費用相對低廉,用約數百萬元左右即可做到覆蓋200平方公里重點區域的室內外定位。相對于現有室內定位技術,成本就降低了近兩個數量級,且做到了與移動通信信號相同的室內外全覆蓋,更具有商業推廣價值。該課題融合地面基站系統與北斗衛星導航系統,將北斗導航服務從室外拓展到室內環境,滿足了人們對于全時空高質量位置信息服務的需求;谡n題研究成果的星地融合廣域高精度位置服務關鍵技術獲得2014年度國家科學技術進步獎二等獎。

      負責該成果的課題組在天津先后開展了城市消防救援的典型應用示范、老年人關愛應用示范;趶V域室內外無縫定位系統,天津消防局組織了多次消防演練,演練結果表明該系統能夠成功解決消防救援中位置盲區。同時,該系統也提升了老年人關愛服務的精確性、實時性和體驗度。上海市、合肥市、湖南衡陽市政府作為合作城市,百度、京東、中電四創、中興通訊、長虹集團、中電24所等單位作為合作單位都已經與北郵簽署了戰略合作協議。華為、阿里巴巴集團等單位也正與課題組進行合作洽談。這些應用與科研成果轉化,提升了我國在國際室內定位領域的科技實力,加快了羲和系統的普及,對推動社會經濟發展有重大意義。

    你肯定知道Wi-Fi,藍牙和5G,但是現在,又有一個全新的無線通信術語來了,Apple日前宣布iPhone 11iPhone 11Pro中加入了超寬帶技術(UWB),那么什么是超寬帶技術呢?它的作用是什么呢?

    UWB又名超寬帶,是一種無載波通信技術,用納秒至微妙級的費正弦波窄脈沖傳輸數據;有人稱它偉無線電領域的一次革命性進展。認為它將成為未來短距離無線通信的主流技術;

    總的來說,UWB定位在早期被用來應用在近距離高速數據傳輸。

    經年來國外開始利用其亞納秒級超窄脈沖來做近距離精確室內定位,其抗干擾性能強,傳輸速率高,系統容量大發送功率非常;UWB定位系統發射功率非常;通訊設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通信,低發射功率大大延長系統電源工作時間,而且發射功率;其電磁波輻射對人體的影響也會很小,應用的面廣。

    未來無線定位技術的趨勢是室內定位與室外定位相結合,實現無縫的、精確的定位。現有的網絡技術還不能完全滿足這個要求,而UWB定位技術由于功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統復雜度低、定位精度極高等優點,在眾多無線定位技術中脫穎而出。

    未來無線定位技術的趨勢是室內定位與室外定位相結合,實現無縫的、精確的定位。現有的網絡技術還不能完全滿足這個要求,而UWB定位技術由于功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統復雜度低、定位精度極高等優點,在眾多無線定位技術中脫穎而出。

    UWB技術原理:

    超寬帶(Ultra Wide-Band,UWB)是一種新型的無線通信技術,根據美國聯邦通信委員會的規范,UWB的工作頻帶為3.1~10.6GHz,系統-10dB帶寬與系統中心頻率之比大于20%或系統帶寬至少為500MHz。UWB信號的發生可通過發射時間極短(如2ns)的窄脈沖(如二次高斯脈沖)通過微分或混頻等上變頻方式調制到UWB工作頻段實現。

    超寬帶的主要優勢有,低功耗、對信道衰落(如多徑、非視距等信道)不敏感、抗干擾能力強、不會對同一環境下的其他設備產生干擾、穿透性較強(能在穿透一堵磚墻的環境進行定位),具有很高的定位準確度和定位精度。

    UWB-TDOA定位原理:

    該技術采用TDOA(到達時間差原理),利用UWB定位技術測得定位標簽相對于兩個不同定位基站之間無線電信號傳播的時間差,從而得出定位標簽相對于四組定位基站(假設1#、2#為第一組,2#、3#為第二組,3#、4#為第三組,4#、1#為第四組)的距離差:

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    式中di,12~di,14UWB定位技術測得的定位卡相對于四組定位基站的距離差。

       基本原理如下圖所示:

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    通過聯解下式方程即可解算出定位卡的三維坐標:

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    使用TDOA技術不需要定位標簽與定位基站之間進行往復通信,只需要定位標簽只發射或只接收UWB信號,故能做到更高的定位動態和定位容量。

    UWB定位應用可以偉哪些行業帶來改變:

    高精度定位安全管理系統由硬件高精度定位設備、高精度定位系統和應用軟件構成。系統采用UWB定位技術,定位精度優于30cm,單區域支持多于1000/秒的定位標簽,精度高,容量大。

     

    司法監獄:

    在監獄,通過UWB定位系統,將定位標簽繼承至人員定位腕帶中,能對服刑犯人進行實時監控。

    包括:實施掌握實時的人員定位、人數統計、犯人腕帶防拆報警、電子圍欄、聚眾分析、行為軌跡跟蹤、回放、視頻聯動告警等等,能夠很大成都的降低監管執法的風險,防止意外事故的發生。

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    工廠倉庫:

        在工廠中,UWB定位系統可以幫助傳統工廠實現數字化管理;可事實查看員工位置進行人員定位、在崗時間、移動軌跡,提高崗位巡查效率。通過后臺對倉儲貨物位置的監管,可查看物品定位、所屬倉庫等數據,防止物資設備丟失。

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    智慧醫療:

    在醫院、養老院中,通過給醫生、護士、老人佩戴只能手環或者胸牌,不僅能夠及時查看人員位置進行人員定位;還可以根據需求設置電子圍欄圈定安全活動范圍,一旦有老人或者就醫人員走出安全區域,系統就會及時報警;通知管理人員趕往查看,避免老人走失或受傷。

    因為護工人員不可能24小時陪在每一位就醫人員身邊,難免會有疏忽,所以將一鍵報警功能集成在手環或者胸牌之中,一旦相關人員玉帶危險情況,可以按此按鈕就能通知醫護人員及時給予救助,避免人員生命健康安全。

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    智慧展館:

    在展館、展廳內,通過UWB定位系統可以實現智能化導覽服務,一方面可以實現應到觀眾前往想去的展位,另外也可以對觀眾的位置數據進行精準統計,查看參展客戶及工作人員在展廳內的人員定位、觀覽軌跡、停留時間、物品定位、物品管理、物品統計等等,實現辦展效果精準分析。

    讓展方了解參展人員感興趣的產品,為后期提升展會質量工作提供明確方向。

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