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高精度定位需求日益遞增, UWB高精度定位技術為何能獨佔鰲頭?

從移動互聯到物聯網,位置是一個基礎的不可或缺的資訊但是從精細化的行業應用需求來說,只有更高精度的定位資訊才能帶來更高的價值,人們可以更加精確地知道事物所處的位置,知道人員具體位置在哪兒,更好的管理企業、人員或物資。比如說保障隧道施工人員人身安全,協助監獄搭建全域性化、視覺化的監管平臺;提高石油化工行業安全保障效率;助力建築工地智慧管理升級等等。

而以上行業在定位方案的超高定位精度、大容量、低延遲、高重新整理率這幾個指標上都具有很高的要求。

定位技術大比拼,UWB高精度定位技術獨佔鰲頭

WiFi定位技術(功耗高,穩定性差)

目前WiFi是相對成熟且應用較多的技術,這幾年有不少公司投入到了這個領域。WiFi室內定位技術主要有兩種。

一種是通過移動裝置和三個無線網路接入點的無線訊號強度,通過差分演算法,來比較精準地對人和車輛的進行三角定位。另一種是事先記錄巨量的確定位置點的訊號強度,通過用新加入的裝置的訊號強度對比擁有巨量資料的資料庫,來確定位置(“指紋”定位)。

目前,它應用於小範圍的室內定位,成本較低,但很容易受到其他訊號干擾,從而影響定位精度,精度不高,而且定位器的能耗較高。特別的,資料採集受環境影響比較大,尤其對於人員定位,由於環境變化較大,定位漂移現象尤其嚴重。

藍芽技術(精度低,功耗高)

藍芽信標技術目前部署的也比較多,也是相對比較成熟的技術。藍芽跟WiFi的區別不是太大,精度會比WiFi稍微高一點(3-5m)。

藍芽定位採用基於藍芽的三角定位技術,除了使用手機的藍芽模組外,還需部署藍芽信標,最高可以達到亞米級定位精度,但缺點是需要佈置的信標太多。

藍芽定位技術最大的優點是裝置體積小、短距離、低功耗,容易整合在手機等移動裝置中。只要裝置的藍芽功能開啟,就能夠對其進行定位。藍芽傳輸不受視距的影響,但對於複雜的空間環境,藍芽系統的穩定性稍差,抗遮擋能力有待改善,且受噪聲訊號干擾大。

RFID定位技術(精度低,穩定性差)

RFID定位的基本原理是,通過一組固定的閱讀器讀取目標RFID標籤的特徵資訊(如身份ID、接收訊號強度等),同樣可以採用近鄰法、多邊定位法、接收訊號強度等方法確定標籤所在位置。

射頻識別室內定位技術作用距離從幾釐米到十幾米,RFID 用於人員定位的典型應用來自人員考勤系統的拓展,主要進行人員是否存在於某個區域的辨識,不能做到實時跟蹤,並且定位應用還沒有標準的網路體系,因此,不適用於大型裝置的巡檢,人員安全的確認等用途。

UWB高精度定位技術(釐米級高精度定位,抗干擾能力強)

UWB定位技術利用事先佈置好的已知位置的錨節點和橋節點,與新加入的盲節點進行通訊,並利用三角定位或者“指紋”定位方式來確定位置。

UWB定位(超寬頻)脈衝訊號,由多個感測器採用TDOA和AOA定位演算法對標籤位置進行分析,多徑分辨能力強、精度高,定位精度可達亞米級。

超寬頻通訊不需要使用傳統通訊體制中的載波,而是通過傳送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈衝來傳輸資料,因此具有GHz量級的頻寬。由於UWB定位技術具有穿透力強、抗多徑效果好、安全性高、系統複雜度低、抗干擾能力強、釐米級超高定位精度等優點,前景相當廣闊。

要評價一項定位技術如何,可以從高精度、大容量、抗遮擋、低延遲、高重新整理率、低功耗等幾個維度進行評價。

通過對比各維度的效能指標,發現目前的定位技術精度方面UWB高精度定位技術居於領先,能夠得出更優化的行業應用方案。當然,UWB技術基本效能雖然優越,但事實上,具體到應用,需要進行多項技術優化,包括底層定位資料清洗、定位引擎演算法優化、同步技術優化處理等,所以可以發現同樣是UWB技術,根據不同公司使用的技術手段或演算法不同,其效能會差別很大。

UWB高精度定位

例如恆高科技就憑藉國內頂尖的電子科大研發團隊,依託在行動通訊,雷達,微波電路,雲端計算與大資料處理等專業領域的多年積累,在全球定位晶片巨頭decawave高精度定位晶片的基礎上,進行軟硬結合,研發出了精度更高(±10cm)、容量更大、延遲率更低的UWB高精度定位技術。除了進行UWB技術開發之外,還產業化了恆跡高精度定位無線電產品、恆影人工智慧視覺產品以及恆高位置物聯網平臺,實現與更多的企業合作,一起推動高精度定位產業的發展與成熟。

UWB定位技術:釐米級高精度定位原理深度解讀

UWB高精度定位技術原理:

普通的定位系統能夠達到的定位精度僅能達到米級,是什麼技術能夠讓定位系統達到釐米級的精度呢?以恆高科技自主研發的高精度定位系統來說,目前可運用UWB定位技術,結合高精度裝置,將精度提升至釐米級。

UWB高精度定位技術原理

從UWB定位技術原理來說。UWB是一種新型的無線通訊技術,根據美國聯邦通訊委員會的規範,UWB的工作頻帶為3.1~10.6GHz,系統-10dB頻寬與系統中心頻率之比大於20%或系統頻寬至少為500MHz。UWB訊號的發生可通過發射時間極短(如2ns)的窄脈衝(如二次高斯脈衝)通過微分或混頻等上變頻方式調製到UWB工作頻段實現。 UWB定位的主要優勢有,低功耗、對通道衰落(如多徑、非視距等通道)不敏感、抗干擾能力強、不會對同一環境下的其他裝置產生干擾、穿透性較強(能在穿透一堵磚牆的環境進行定位),具有很高的定位準確度和定位精度。

UWB高精度定位技術優勢

UWB是一種高速、低成本和低功耗新興無線通訊技術。UWB訊號是頻寬大於500MHz或基帶頻寬和載波頻率的比值大於0.2的脈衝訊號(UWBWG,2001),具有很寬的頻帶範圍,FCC規定UWB的頻帶從3.1GHz~10.6GHz,並限制訊號的發射功率在-41dBm以下。

由此可見,UWB聚焦在兩個領域的應用上,一是符合IEEE802.15.3a標準的短距離高速資料通訊,即無線無延遲地傳播大量多媒體資料,速率要達到1OOMbit/s-500Mbit/s;另一個是符合IEEE802.15.4a的低速低功率傳輸,用於室內精確定位,例如工地施工人員的位置發現、化工廠危險源檢測監獄服刑犯人危險行為預測、機器人運動跟蹤等。

UWB訊號的特點說明它在定位上具有低成本、抗多徑干擾、穿透能力強的優勢,所以可以應用於靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤,能提供十分精確的定位精度。

UWB定位技術產業規模化後,“高精度、低成本”定位方案指日可待

隨著時代的發展,人們生產生活質量的提升,對於定位的需求已經不僅僅只是粗略的軌跡導航,在萬物互聯的時代,高精度定位正在成為剛需。

但是,一直以來,定位技術的精度與其成本是一對矛盾體,成本太高,大部分的應用只能望而卻步而低成本的方案,定位的精度則差強人意。

 從市場需求來說,定位的精度是越高越好,因此UWB定位技術成了高精度定位應用的寵兒隨著UWB高精度定位技術生態鏈各環節的深入應用與合作,必將帶來高精度市場應用的爆發效果,實現高精度無處不在的社會效益成本也在產業規模化之後逐漸地降低,“高精度、低成本”的定位方案指日可待

此外,恆高科技的產品設計之中,基站通過無線與通訊基站傳輸資料,不需要鋪設線纜,既節省了安裝的硬體成本,又節省安裝的時間成本。不僅如此,在日常執行成本上,恆高科技形成了一套自組網、自維護的產品設計,有效的將維護費用降低,優化投入成本。

勵志進一步推動主動定位解決方案的落地,打造更多更優質的行業標杆應用案例。

uwb高精度定位行業應用

分析:高精度定位服務的重要性以及價值

隧道:

通過在隧道內的工作臺車、防水臺車、二襯臺車上部署高精度定位基站,以及為施工人員佩戴定位標籤的方式,來實現對人員、車輛或施工機械(挖掘機、裝載機)的精確位置定位。

根據隧道施工行業需求,隧道人員高精度定位系統還能實現全天候考勤,對施工人員實時自動(位置)跟蹤,結合攝像頭可進行無卡檢測,全面掌握施工人員在隧道的活動軌跡、位置分佈,並且可實現緊急情況下的雙向報警。最重要的是,當遇到隧道突發事故,可以迅速找到被困人員的位置資訊,保障人員安全的同時,有效提升管理效率。

隧道高精度定位系統
恆高科技隧道高精度定位應用案例

司法監獄:

通過在監獄、看守所、辦案中心部署一定數量的定位基站,以及為犯人與獄警佩戴標籤卡的形式,來實時獲取監獄犯人及獄警的精確位置。     根據公安司法/監獄行業需求,恆高監獄人員高精度定位系統還可支援全天候點名;對犯人進行24小時位置監控、軌跡跟蹤;防拆定位手環可實時監測在押人員的生命體徵;同時具有電子圍欄和視訊聯動功能,在關鍵出入口及周界佈置禁入邊界,在押人員靠近或非法進入即主動告警,降低監管執法的風險使監管工作智慧化,提升立體防控能力,快速響應突發事件。

監獄人員高精度定位
恆高科技監獄人員高精度定位案例

石油化工:

通過在化工廠區域內部署一定數量的定位基站,以及為工人、車輛、資產佩戴定位標籤卡的形式,來實現實時定位。 化工廠人員高精度定位系統集風險管控、視訊聯動、歷史軌跡回放、人員管理、電子圍欄、各種行為監控、應急救援等功能為一體,可進行安全區域管控、人員在崗監控、車輛實時軌跡監控。 實現了化工精細化安全管理和生產過程管控,進一步提高生產效率,維護生產秩序的安全,同時也實現了化工企業安全管理和生產效率的提高。

化工廠人員高精度定位
恆高科技化工廠人員高精度定位

上述僅僅列舉了一部分高精度定位技術應用行業,不難看出高精度定位給使用者帶來最大的好處是使資訊管理更加精確。由此,高精度定位位置服務的重要性及價值顯而易見:提供更精確的時間資訊和空間資訊,提升使用者體驗,保障各行各業人員財產安全,提升企業生產運作效率推進資訊社會的發展。

作為一家UWB高精度定位技術供應商,恆高科技EHIGH提供從高精度定位裝置、高精度定位軟體到高精度定位解決方案一系列的產品,目前已經生產並應用超過100萬臺定位裝置,廣泛應用於石油化工、司法監獄、智慧施工電力工程等,為這些行業的高精度定位服務提供了保障。