3921
超寬帶技術(shù)是近年來新興一項全新的、與傳統(tǒng)通信技術(shù)有極大差異的通信無線新技術(shù)。UWB技術(shù)是一種傳輸速率高，發(fā)射功率較低，穿透能力較強并且是基于極窄脈沖的無線技術(shù)，無載波。
UWB定位技術(shù)在不同的應(yīng)用環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)不同的定位業(yè)務(wù)需求（3D/2D/1D/區(qū)域定位），精確定位人員、車輛、資產(chǎn)，并在定位基礎(chǔ)上實現(xiàn)軌跡追蹤、區(qū)域報警、攝像聯(lián)動等延伸功能。
1.TDoA定位
0維室內(nèi)定位常用于存在性檢測，常見的應(yīng)用場景是長時間監(jiān)測人員是否在一個房間內(nèi)，0維室內(nèi)定位系統(tǒng)硬件方面通常只需要一個UWB基站和UWB標簽即可實現(xiàn)，UWB標簽和基站之間相互通信，再通過和后臺的交互實現(xiàn)人員的存在性監(jiān)測、報警等功能；
一維定位應(yīng)用的原理就是測距應(yīng)用，能夠知道定位目標標簽的相對位置，適合隧道、管道、管井、礦井等多種定位精度要求不高的場景，精度在0.3米左右；詳見后文TWR定位介紹；
二維定位需要確定空間的X/Y坐標，分為兩種情況；一種是通過標簽離基站的距離，計算標簽的位置；還有一種是通過三個以上的基站，確定區(qū)域內(nèi)標簽的位置，能夠準確得知定位目標標簽的位置及行為軌跡；
三維定位需要知道定位設(shè)備的XYZ三維坐標，在基站架構(gòu)的時候，需要特別拉開Z軸的高度差，以確保在Z軸上的精確度。若用測距的方式，三個基站就可以完成三維定位，用TDOA的方式，則必須要四個以上基站才能完成。能夠精確判斷標簽位置，以及滯留時間。
1. 系統(tǒng)構(gòu)成：
UWB定位系統(tǒng)大致分為位置感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和定位應(yīng)用層，主要包括：定位引擎服務(wù)器、智能終端、POE交換機、UWB基站、UWB標簽、UWB模塊、軟件接口等。
2. 工作原理：
1）每個定位標簽以UWB脈沖重復(fù)不間斷發(fā)送數(shù)據(jù)幀；
2）定位標簽發(fā)送的UWB脈沖串被定位基站接收；
3）每個定位基站利用高敏度的短脈沖偵測器測量每個定位標簽的數(shù)據(jù)幀到達接收器天線的時間；
4）定位引擎參考標簽發(fā)送過來的校準數(shù)據(jù)，確定標簽達到不同定位基站之間的時間差，并利用三點定位技術(shù)及優(yōu)化算法來計算標簽位置。
5）采用多基站定位多采用TDOA（Time difference of Arrival）算法。
3. 安裝方式：
1）UWB基站分為墻體安裝和柱體安裝兩個方式，工程師更推薦墻體安裝，準備的安裝套件也是以螺絲套料包為主；
2）鑒于UWB技術(shù)的特性參數(shù)，有效傳輸距離≤50米，因此，在選擇測試環(huán)境的時候，推薦選擇小于50*50（m）的室內(nèi)環(huán)境。如果室內(nèi)環(huán)境遮擋，建議縮小間距，因為在有遮擋的情況下，會影響到信號的接收，傳輸距離可能會不如理想值。
3）建議UWB基站的安裝高度是2米，高于需定位的人員或資產(chǎn)的高度即可；
4）UWB基站配置天線的安裝：默認配置的UWB天線是全向天線，天線距離墻面至少大于15厘米，周圍不要有遮擋。
4. 應(yīng)用場景：
工業(yè)/汽車：實時追蹤資產(chǎn)和庫存，改進流程，提高搜索效率，減少資源浪費；
物流倉儲：跟蹤條碼閱讀器和叉車，減少保險檢查的環(huán)節(jié)，使倉儲管理變得靈活；
軍事：人員定位和設(shè)備追蹤，例如城市作戰(zhàn)訓(xùn)練、彈藥倉庫管理、高級研發(fā)；
醫(yī)療保?。簩崟r跟蹤病人，進行照顧和管理，利于病情分析和治療改進，方便于人力資源管理；
危險環(huán)境：定位個人和資源，安全位置緊急搜索，人員監(jiān)控，優(yōu)化管理過程，做到安全有效；
重點安保區(qū)域：人員的進出管理、實時位置查詢、禁區(qū)監(jiān)管、隔離距離控制、人員調(diào)度，能對人員的位、行進路線、距離、速度進行監(jiān)控和統(tǒng)計；
體育：實時跟蹤與計算運動員的方向和速度等，詳細的性能分析，記錄隊伍的比賽實況，視頻集成。
資料參考：
http://www.skylab.com.cn/cms/view/2533.html
2.TWR定位
TWR被動定位系統(tǒng)與TDoA類似，UWB標簽與UWB基站的實時測距，通過UWB基站上傳距離信息給到后臺復(fù)位器，再由服務(wù)器來解析UWB標簽所在位置信息。
1. 系統(tǒng)構(gòu)成：
UWB TWR主動定位系統(tǒng)包含UWB定位基站、UWB定位標簽和POE交換機、服務(wù)器和終端顯示設(shè)備?？稍诳蛻魣龅卮罱ǜ呔日故经h(huán)境，進行快速實地高精度UWB定位演示；也可以將此定位系統(tǒng)套件使用到未來實際項目中。
2. 工作原理：
在隧道定位系統(tǒng)中，人員或物品上所佩戴的定位標簽利用UWB脈沖信號發(fā)射出位置數(shù)據(jù)，定位基站接收，通過信號飛行時間測算標簽和基站的距離，然后定位引擎采集不同基站與標簽的距離而計算出標簽當(dāng)前位置并實時展示出來。
3. 安裝方式：
1）準確校準需要至少安裝4個UWB基站，基站圍成的區(qū)域校準效果最佳。
2）全部基站距離天花板和墻面至少大于15厘米，基站的天線周圍不要有遮擋，有墻體包圍盡量外移，盡量遠離鋼鐵制品。
3）基站安裝高度需要離地面2.5m以上?；镜拈g距取決于標簽和基站的發(fā)射功率，單級PA最大增益時可以到200米，兩級PA最大增益可以到500米。
PS：基站安裝位置應(yīng)遠離天花板和墻壁 15cm 以上
01、覆蓋距離400米+的一維定位
1、一維定位適用于寬帶方向比較窄的空間如走廊，隧道，管廊定位；
2、每隔400米內(nèi)安裝一個基站（空曠環(huán)境），定位精度小于30厘米；
3、當(dāng)遇到隧道或管廊有彎道或拐彎的地方，需要適當(dāng)增加基站補償；
4、可選擇PCBA出貨。
02、覆蓋范圍800米+的一維定位
1、一維定位適用于寬帶方向比較窄的空間如走廊，隧道，管廊定位；
2、每隔800米內(nèi)安裝一個基站（空曠環(huán)境），定位精度小于30厘米；
3、當(dāng)遇到隧道或管廊有彎道或拐彎的地方，需要適當(dāng)增加基站補償；
4、單個基站可以實現(xiàn)一維定位（方向判斷）；
5、雙基站版默認PCBA出貨（內(nèi)嵌數(shù)據(jù)采集防爆終端）可選配外殼。
UWB TWR一維定位方案優(yōu)勢
1、精準定位：定位精度10-30厘米；
2、遠距離覆蓋：UWB基站有效覆蓋距離400-800米；
3、人員管理：實時精準統(tǒng)計人員，智能識別在線人員和離線人員；
4、危險一鍵求救：工作人員遇到險情，可按下標簽的報警按鈕，通知管理平臺避免惡性事件；
5、運動軌跡回放：工作人員的運動位置可以以軌跡形式顯示；
6、電子圍欄：UW管理平臺可根據(jù)隧道/管廊工作實況劃定安全區(qū)電子圍欄，門禁電子圍欄，進入觸發(fā)相應(yīng)級別的告警。
3.室內(nèi)外高精度定位-RTK+UWB室內(nèi)外一體定位
室內(nèi)外一體化精準定位方案，室內(nèi)采用UWB定位TDoA定位算法技術(shù)，室外采用RTK高精度差分定位技術(shù)，室內(nèi)室外定位精度均可達到厘米級別。
UWB TDoA技術(shù)可以保證在室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境下，CEP90 達到30厘米定位精度；
RTK（載波相位差分）在室內(nèi)環(huán)境下定位精度比普通GPS北斗定位要高很多，可以保證CEP90 達到30厘米定位精度。
系統(tǒng)構(gòu)成：室內(nèi)外一體定位設(shè)備集成高精度GPS+北斗定位模塊、GPRS或者4G模塊、UWB模塊SKU609和電源管理模塊四部分。
工作原理：
1）室內(nèi)外定位設(shè)備接收GPS、BDS信號和RTK差分數(shù)據(jù)并進行位置解算；
2）通過GPRS/4G將位置信息發(fā)送到云端；
3）服務(wù)器從云端接收定位設(shè)備位置信息；
4）UWB基站接收定位設(shè)備發(fā)送的UWB信號，并通過交換機將信號發(fā)送到CLE（中央定位引擎）服務(wù)器，服務(wù)器進行位置解算。
安裝方式：在終端設(shè)備中內(nèi)嵌高精度GPS+北斗定位模塊和UWB模塊，室內(nèi)環(huán)境間隔50-200米的距離部署UWB基站，為需要定位的人或者重要資產(chǎn)配置內(nèi)置高精度模塊的定位標簽。
應(yīng)用場景：室內(nèi)外一體高精度定位的主要應(yīng)用場景，如大型機場，化工廠，鋼鐵廠等廠區(qū)復(fù)雜工作環(huán)境的室內(nèi)外導(dǎo)航、室內(nèi)外定位服務(wù)、室內(nèi)外位置監(jiān)測等，還可以用于智能安防、智能醫(yī)療、智能零售等領(lǐng)域。
目前基于SKYLAB UWB定位標簽，UWB定位基站的TDoA定位和TWR定位已經(jīng)運用于醫(yī)院、工業(yè)/汽車；物流倉儲；軍事；醫(yī)療保??；危險環(huán)境；重點安保區(qū)域；體育及管廊/隧道/礦井以及石油化工等領(lǐng)域，可提供一整套的室內(nèi)定位解決方案，完善其人員管理機制。更多有關(guān)UWB室內(nèi)定位方案應(yīng)用可直接訪問SKYLAB官網(wǎng)及阿里店鋪。
