UWB室内定位系统整体解决专项方案介绍.docx
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1、UWB室内定位系统1. 企业介绍成全部恒高科技,致力于高精度无线定位技术和视觉图像处理技术,打造二者相结合“四维高精度定位系统”。该系统包含传统意义无线电三维空间合作式定位安防,并辅以视觉定位、视频联动非合作式定位监管。恒高意在为用户提供全方位定位安防监管,以保障用户人员物资安全。恒高结合定位及视觉数据,正确分析企业用户人员行为,规范人员作业方法。在保障安全同时,提升作业效率,为用户提供了丰重利润价值。恒高依靠电子科技大学前沿科学技术,及本身强劲工程实践团体,在确保高精度定位系统优异效果同时,将系统产品定价拉低了一个量级。为用户提供价值,并减小用户成本投入。恒高现已申请专利技术二十余项,软件著
2、作十余项,并不停有新技术转化为知识产权。恒高拥有多个行业系统处理方案,已实施于大型基建工地,石油化工,电力电网,养老院,监狱,并主动跟进智能小区,政府机关,机器人导航,旅游,停车场等等。恒高还在不停挖掘高精度定位系统潜力,以期为更多行业服务。让每一个位置,每一张图像全部发挥价值。匠心永恒,高山景行。恒高于成立至今,秉持匠心不停打磨产品及系统,努力争取为用户提供最好产品、系统和处理方案!2. UWB无线定位2.1 系统方案2.1.1 定位概念2.1.1.1 UWB技术原理超宽带(Ultra Wide-Band,UWB)是一个新型无线通信技术,依据美国联邦通信委员会规范,UWB工作频带为3.110
3、.6GHz,系统-10dB带宽和系统中心频率之比大于20%或系统带宽最少为500MHz。UWB信号发生可经过发射时间极短(如2ns)窄脉冲(如二次高斯脉冲)经过微分或混频等上变频方法调制到UWB工作频段实现。超宽带关键优势有,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、不会对同一环境下其它设备产生干扰、穿透性较强(能在穿透一堵砖墙环境进行定位),含有很高定位正确度和定位精度。2.1.1.2 UWB-TDOA定位原理该技术采取TDOA(抵达时间差原理),利用UWB技术测得定位标签相对于两个不一样定位基站之间无线电信号传输时间差,从而得出定位标签相对于四组定位基站距离差。使用T
4、DOA技术不需要定位标签和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,故能做到更高定位动态和定位容量。恒高四维定位TM系统产品即使用UWB-TDOA技术实现了高精度、高动态、高容量、低功耗定位系统。2.1.1.3 定位制式定位制式分为跟踪定位和导航定位。跟踪定位指被定位对象不是位置直接使用者,而是由监管后台直接使用位置信息;导航定位指被定位对象是位置直接使用者,假如监管后台需要使用位置信息,能够由被定位对象将位置信息传输给监管后台。恒高四维定位TM系统产品不一样系列分别支持跟踪定位和导航定位。2.1.1.4 UWB-TDOA定位方法UWB-TDOA定位方法分为下行TDOA
5、定位和上行TDOA定位。下行TDOA定位指由定位基站发射UWB定位信号,定位标签接收UWB定位信号定位方法;上行TDOA定位指由定位标签发射UWB定位信号,定位基站接收UWB定位信号定位方法。下行TDOA定位能够实现跟踪定位和导航定位,上行TDOA定位能够实现跟踪定位。下行TDOA定位和上行TDOA定位特点对比见下表1,表1 下行TDOA和上行TDOA定位方法对比定位标签容量下行TDOA上行TDOA定位动态下行TDOA上行TDOA定位标签功耗下行TDOA上行TDOA恒高四维定位TM系统产品不一样系列分别支持下行TDOA定位及上行TDOA定位,而且不一样系列产品可融合使用,以此依据不一样应用场景
6、用户需求提供性价比最优化处理方案。2.1.1.5 UWB-TDOA关键技术同时高精度定位不仅需要高精度时间测量技术,还需要稳定可靠基按时间,因为晶振、锁相环等模拟电路不确定性,需要高精度同时技术处理UWB-TDOA定位中频率同时和时间同时问题。通俗地讲,时间同时类似于将两块手表时刻调整到相同时刻,不过因为两块手表机械差异性造成运行快慢会使两块表运行一段时间后出现偏差,此即需要频率同时来处理。现在同时技术分为有线同时和无线同时两种,有线同时指使用光纤、网线等线缆将定位基站直接相互连接或接入同时控制器实现定位基站之间同时;无线同时指经过无线电实现定位基站之间同时。通常有线同时精度较无线同时高,而因
7、为有线同时需要额外铺设线缆造成有线同时成本较无线同时高。恒高H1006无线同时技术深入无线电发射接收链路造成不一样时原因本质,使无线同时达成有线同时相同定位精度。基于此同时技术,恒高四维定位TM系统产品实现了性价比最优化。2.1.1.6 UWB-TDOA定位系统架构图4 定位系统框架图4所表示,UWB-TDOA定位系统产品由感知层、传输层、服务层、网络层、应用层组成。感知层由定位基站、通信基站、通信定位基站共3类定位基站和定位标签组成,经过定位基站和定位标签UWB定位信道实现对定位标签定位,经过通信基站和定位标签Zigbee通信信道实现定位基站对定位标签参数配置、定位标签状态回传和定位标签上下
8、行数据。定位基站经过Zigbee通信信道和通信基站、通信定位基站实现参数配置、状态回传、上下行数据。传输层分为无线传输网和有线传输网,无线传输网经过WIFI信道为定位基站提供数据传输链路,有线传输网经过有线以太网(如POE)方法为定位基站提供数据传输链路,而且有线传输网还为无线传输网提供数据传输链路。服务层由UWB定位引擎软件、UWB定位系统管理软件、对内和对外接口软件组成,这些软件布署在系统服务层服务器。UWB定位引擎软件实现定位数据解算,得到定位标签坐标;UWB定位系统管理软件实现定位网、通信网、无线传输网管理及维护功效,并作为应用层到感知层数据交换桥梁;对内接口软件给本企业自有系统应用软
9、件提供数据接口;对外接口软件给第三方应用提供数据接口。网络层分为互联网和局域网,局域网由用户方布署。应用层包含系统应用软件和应用层对外接口软件,系统应用软件实现定位显示、轨迹回放等基础功效及应用定位数据电子围栏、巡检、过程管理、考勤分析等拓展功效;应用层对外接口软件提供接口方便集成商或其它用户使用本系统数据,本企业自有应用层产品为EH系列软件。2.1.2 系统产品类型本企业基于UWB-TDOA定位原理和无线同时技术,依据导航定位和跟踪定位、下行TDOA和上行TDOA定位方法,研发了3个系列定位系统产品提供给用户方便在不一样应用场景选择。【参见EH1006-UWB定位系统产品表】2.2 EH10
10、06系统硬件设备【参见EH1006系列定位系统设备列表】2.3 定位系统软件2.3.1 定位系统管理软件2.3.1.1 EH100601定位系统管理软件EH100601F01(1) 配置定位系统各项参数(2) 定位系统自组网及自动维护,保障系统稳定运行,定位网络拓扑图同时网络拓扑图通信网络拓扑图2.3.1.2 EH100602定位系统管理软件EH100602F01(1)配置系统、网络、小区、基站和各功效模块参数配置,(2)实时监控并自动维护定位系统、网络、小区、基站和功效模块,(3)实时监控定位基站数据流量并自动维护,(4)实时监测基站通信模块负载率及比特率,自动负载均衡以保障通信通畅,2.4
11、 EH100601“全无线”定位系统架构依据EH100601定位系统技术特点,设计了一个基站使用电池供电架构。该种系统架构中定位基站使用电池供电(续航时间大于1年)及无线通信,使定位基站只需要安装固定,不需要铺设线缆,以此节省系统安装硬件成本和时间成本;整个系统只需要少数几台通信基站进行有线供电,通信基站亦可使用WIFI进行无线通信,一定程度降低通信基站布设成本。该架构适适用于EH100601系列定位系统产品中全部电池供电型定位基站和全部定位标签。2.5 EH100602定位系统框架EH100602定位系统框架以下图所表示。该系统特点关键表现在:1、 定位基站之间使用无线同时,降低施工成本;2
12、、 网络简单,布署计划成本极低;3、 自恢复能力强,定位标签续航时间十二个月以上。2.6 EH100603定位系统框架EH100603定位系统框架以下图所表示。该系统关键特点表现在以下多个方面:1、 定位基站电池供电,不需要布设任何线缆,实现真正“全无线”;2、 终端实时显示位置,实现导航功效,容量无限大;3、 可经过移动通信网络实现远程位置跟踪。3. 视觉定位3.1 视觉定位概念恒高视觉定位系统建立在传统计算机视觉算法基础上,融合了深度学习技术和大数据训练,使用单个一般相机,实现了高精度、高实时性静态和动态物体识别、二维定位功效。视觉定位使用相机进行定位信息采集,不需要被定位对象携带定位标签
13、等设备,故视觉定位属于非协作定位。UWB无线定位需要被定位对象携带定位标签,故UWB定位是协作定位。在定位系统应用时,UWB定位无法监管不携带定位标签监管对象,故需要非协作视觉定位配合以实现严谨定位监管逻辑。3.2 视觉定位指标技术指标类型符号指标定位模式二维定位正确度230cm定位精度(3)230cm区域定位容量NZV50人定位动态T1s定位延迟d1s定位成功率s99%被定位对象误识率e0.1%视觉定位分辨力V50cm适用环境晴天室内阴天室外、阴天室内黄昏室内、日出日落黑夜、月夜、月圆、星光阴暗夜晚、夜间路灯生产车间、办公室、餐厅走廊、停车场天气环境雨、雪(非暴雨、暴雪)3.3 视觉定位效果
14、4. 定位系统应用软件定位系统应用软件基于定位对象位置信息提供了丰富功效。系统应用软件不仅仅局限于位置信息显示和回放,经过结合地图空间信息,对定位对象位置进行分析和处理,实现了电子围栏、考勤统计、行为分析、智能巡检等功效。依据定位对象位置信息处理分析程度,系统应用软件可分为基础版、标准版和高级版。4.1 基础版基础班应用软件包含位置地图服务、实时位置显示、轨迹回放、电子围栏、企业管理、设备管理、软件权限管理功效。4.1.1 位置地图服务u 支持2D、3D两种地图类型,和定位坐标匹配显示人员位置u 提供查看、修改、删除地图等操作u 多地图切换,每个地图支持单独绘制区域4.1.2 实时位置显示1、
15、2D平面视图u 以平面视图角度展示现场人员定位位置及人员信息,自定义设置人员信息u 经过部门、区域、卡号、姓名等条件筛选出需要查看人员位置,u 轨迹跟踪多人实时位置轨迹u 对区域内定位标签卡呼叫撤离2、3D立体视图u 以立体视图角度展示现场人员定位位置及人员信息,自定义设置人员信息u 经过部门、区域、卡号、姓名等条件筛选出需要查看人员位置,u 轨迹跟踪多人实时位置轨迹3、列表视图u 以表格形式实时显示现场人员信息和位置u 经过姓名、卡号、部门等信息筛选需要查看人员u 呼叫多人u 打印导出人员列表4、区域视图u 按区域统计现场人员分布情况u 打印导出4.1.3 轨迹回放1、2D平面视图u 回放某
16、段时间内多人在某个区域内轨迹,支持自定义绘制区域进行轨迹回放u 支持回放速率调整u 支持自动跳过无位置数据时间段,可手动开启2、3D立体视图u 回放某段时间内多人在某个区域内轨迹 u 支持回放速率调整u 支持自动跳过无位置数据时间段,可手动开启4.1.4 电子围栏u 2D地图绘制权限区域,设置人员进出权限,违规操作实报警提醒u 一键还原现场越界轨迹4.1.5 企业管理u 人员管理管理,提供增删改查人员信息操作,支持上传照片、附件等功效u 提供人员信息、筛选条件自定义功效u 超龄自动提醒功效4.1.6 设备管理u 欠压提醒功效u 呼叫求救功效,实时报警提醒u 支持批量处理、导出、打印报警提醒信息
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