UWB煤矿定位系统

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UWB精确定位系统解决方案

UWB精确定位系统解决方案

UWB精确定位系统解决方案UWB精确定位系统是一种基于超宽带(Ultra-Wideband)技术的定位系统,可以实现高精度的定位和跟踪。

在UWB精确定位系统中,通过发送和接收极短而带宽很大的脉冲信号,利用近场传感器进行信号捕获和处理,从而实现对目标位置的精确定位。

1.脉冲发射器和接收器:脉冲发射器用于发送超短脉冲信号,而脉冲接收器则用于接收和处理收到的信号。

这些设备需要具备高带宽和低时延的特点,以满足高精度定位的需求。

2.多天线系统:为了实现精确定位,UWB系统通常采用多天线系统。

通过使用多个接收天线,可以实现信号的多径传播和多普勒效应的检测,从而提高定位精度。

3. 信号处理算法:UWB精确定位系统依赖于复杂的信号处理算法来提取脉冲信号的到达时间差(Time Difference of Arrival,简称TDOA)和多普勒效应等信息。

这些算法需要考虑信号传播路径的多样性、噪声的影响以及时延的测量等问题,以实现高精度的定位。

4.定位引擎:定位引擎是UWB精确定位系统的核心组件,用于根据接收到的信号和信号处理算法的结果计算目标的位置。

定位引擎需要具备高性能的处理能力和实时性,以满足对于高精度定位的要求。

5.定位参考点:为了实现精确的定位,UWB精确定位系统通常需要在环境中设置一些定位参考点。

这些参考点可以通过精确测量其位置坐标,并与定位引擎进行校准,从而提高整个系统的定位精度。

UWB精确定位系统可以应用于多个领域,包括室内定位、车辆定位、物体跟踪和安防监控等。

在室内定位领域,UWB精确定位系统可以利用多径传播的特点,实现对复杂环境中目标位置的高精度定位,例如用于室内导航、人员追踪和无线电子支付等应用。

在车辆定位领域,UWB精确定位系统可以实现对车辆位置的高精度定位和跟踪,可应用于自动驾驶和交通管理等领域。

在物体跟踪和安防监控领域,UWB精确定位系统可以实现对于物体位置的高精度测量和实时跟踪,可用于刑侦破案、救援搜寻和工业监控等应用。

煤业公司矿井人员定位系统技术方案

煤业公司矿井人员定位系统技术方案

3
数据导出
查询到的历史轨迹数据应支持导出功能,可导出 为Excel或其他格式文件进行保存和分析。
考勤管理功能
班次设置
系统应支持班次设置功能,可 根据矿井工作制度灵活配置班 次,满足不同班次人员的考勤
需求。
考勤记录
系统应实时记录人员的考勤状 态,包括上班、下班、迟到、 早退等,为矿井人员管理提供 准确数据。
实时监控
系统能够实时监控矿井内人员的位置和动态,确 保人员安全。
紧急救援
一旦发生事故,系统可迅速定位到被困人员位置 ,提高救援效率。
安全预警
通过对人员分布、移动轨迹等数据的分析,系统 可提前发现潜在安全隐患。
优化矿井工作流程
自动化管理
01
系统实现矿井人员考勤、调度等工作的自动化管理,提高工作
效率。
为确保系统稳定性,采用可靠的备用电源 方案,并对关键硬件设备进行冗余设计。
软件设计
定位算法
研发高效、准确的定位算法,对从定位基站接收 到的信号进行处理,实现人员位置的实时解算。
人机交互界面
设计直观易用的人机交互界面,使矿井管理人员 能够方便地查看人员位置、系统运行状态等信息 。
数据管理与分析软件
开发专用软件,用于管理定位系统产生的数据, 包括人员位置信息、基站状态等。同时,对数据 进行挖掘分析,为安全管理提供决策支持。
多场景适应
实时定位功能应适应矿井内各种复 杂环境,包括巷道、工作面、设备 等不同场景,确保定位稳定可靠。
历史轨迹查询功能
1 2
轨迹回放
系统应支持历史轨迹的回放功能,可查询并显示 人员在矿井内的历史移动轨迹,为安全管理提供 数据支持。
时间段选择
历史轨迹查询应支持自定义时间段选择,可根据 需要查询特定时间段内的人员移动轨迹。

UWB定位系统介绍

UWB定位系统介绍

UWB定位系统介绍UWB(Ultra-Wideband)定位系统是一种利用超宽带无线电技术进行室内定位的系统。

相比传统的定位系统,UWB定位系统具有更高的定位精度、更高的可靠性和更大的容量。

UWB技术是一种无线电通信技术,其工作原理是利用在超宽带频谱范围内传输短脉冲信号。

UWB系统发送特定的短脉冲信号,通过测量该信号的到达时间和信号传播速度,可以确定发送器和接收器之间的距离。

此外,UWB系统还可以通过测量信号的幅度衰减来确定目标的方向。

这种特殊的信号传输方式使得UWB定位系统具有更高的精度和准确度。

UWB定位系统有多种应用场景,包括室内定位、物体追踪和位置识别等。

在室内定位领域,UWB定位系统可以实现对人员和物体的精确定位和追踪。

通过在建筑物内部部署多个UWB设备,可以实现对特定区域的实时监控和定位,例如大型仓库、医院、机场等。

此外,UWB定位系统还可以应用于物体追踪领域,如车辆定位跟踪、无人机定位跟踪等。

1.高精度定位:UWB技术可以实现亚厘米级的高精度定位,远远超过了其他无线定位技术,如WiFi、蓝牙等。

这种高精度定位对于需要精确定位的应用场景非常重要。

2.抗干扰能力强:UWB技术在传输过程中使用短脉冲信号,这种信号传输方式具有抗干扰能力强的特点。

即使在噪声较大的环境下,UWB定位系统仍然能够提供准确可靠的定位结果。

3.大容量:UWB技术的带宽较大,可以同时支持多个定位设备的工作。

这种大容量特性使得UWB定位系统在高密度环境中的应用更加可行,如人员密集的商场、体育馆等。

4.低功耗:与其他定位技术相比,UWB技术具有较低的功耗。

这使得UWB定位系统可以应用于电池供电的设备上,如可穿戴设备、物联网设备等。

尽管UWB定位系统具有许多优点,但目前还存在一些挑战和限制。

首先,UWB技术的硬件要求较高,需要较为复杂的电路和算法来实现精确的定位。

其次,UWB系统在大范围的运用中可能会受到频率干扰和多径效应等影响,从而导致定位误差。

uwb定位技术的原理及应用详解

uwb定位技术的原理及应用详解

UWB定位技术的原理及应用详解1. UWB定位技术简介UWB(Ultra-Wideband)定位技术是一种通过发送短脉冲信号并利用信号的时间延迟测量来实现精确定位的无线通信技术。

它具备高精度、高抗干扰性和高可靠性等特点,被广泛应用于室内定位、无人车导航、物品追踪等领域。

2. UWB定位技术的原理UWB定位技术的原理基于信号的时间延迟测量和多路径传播。

其工作原理可以概括为以下几个步骤:2.1 发送短脉冲信号UWB定位系统通过发送短脉冲信号,这些脉冲信号具有极宽的带宽(一般超过500MHz)。

短脉冲信号的带宽决定了其时间分辨率,从而影响定位系统的精度。

2.2 接收信号接收器接收到发送信号后,对信号进行采样并记录下信号的时间信息。

接收器通常配备多个天线,以便同时接收到来自不同方向的信号。

2.3 多径传播在室内环境中,信号在传播过程中会经历反射、散射和衍射等多径效应。

这些多径传播现象会导致信号在到达接收器时存在多个路径,即多个到达时间。

2.4 时间延迟测量通过测量信号的到达时间差,即多径传播路径之间的时间延迟,可以推算出发送端与接收端之间的距离。

根据距离和接收器位置,可以确定待定位对象的位置。

3. UWB定位技术的应用UWB定位技术在多个领域具有广泛的应用。

以下是几个常见的应用领域:3.1 室内定位UWB定位技术在室内定位中表现出色。

通过将UWB定位系统部署在建筑物内部,可以实现对人员和物品的实时定位,方便管理和调度。

它在大型商场、展览馆、医院等场所的定位需求中得到了广泛应用。

3.2 无人车导航UWB定位技术在无人车导航中起到重要作用。

通过在车辆和周围环境中部署UWB定位系统,可以提供高精度的定位和导航服务,使得无人车在复杂环境中能够准确感知和定位。

3.3 物品追踪利用UWB定位技术,可以准确追踪和定位移动物体。

例如,在物流仓库中,可以通过在物品上安装UWB标签并配备UWB定位系统,实时追踪和监控物品的位置和状态,提高物品管理的效率和准确性。

uwb定位系统原理

uwb定位系统原理

解密UWB定位系统:原理及应用UWB定位系统是一种高精度的定位技术,也是现代无线通信领域的热门话题。

本文将为您详细介绍UWB定位系统的原理和应用。

UWB定位系统的原理是利用超短脉冲信号在空间中传输的时间来计算距离。

这种信号在天线之间传输时会受到多径干扰,例如反射、多
次反射等。

为了减小这种干扰,UWB定位系统使用了多个接收器和发射器来形成超定向性锥形波束,从而准确地确定目标位置。

同时,UWB定位系统具有扩频技术的特点,可以在低功率下实现高数据速率的传输,具有较高的抗干扰能力。

UWB定位系统的应用领域十分广泛。

在室内定位领域,UWB定位系
统可用于实时跟踪人员或设备的位置,应用于物流、工业、医疗等领域,提高了生产效率和安全性。

在智能家居领域,UWB定位系统可用于智能门锁、远程控制等方面,实现更智能化、互联化的家居生活。


汽车领域,UWB定位系统可用于智能防盗、行车记录等方面,提高了汽车的安全性。

总之,UWB定位系统是一种重要的无线通信技术,可以在多个领域应用。

通过深入理解其原理和应用,可以帮助我们更好地认识和应用
这一技术,推动科技进步并为生活和工作带来便捷。

联合UWB和IMU的矿井内实体定位及语义地图构建系统

联合UWB和IMU的矿井内实体定位及语义地图构建系统

联合UWB 和IMU 的矿井内实体定位及语义地图构建系统郑桂锋,徐浩恺,胡雄杰,韦焯淇(桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004)摘要:煤矿开采包括地面开采和地下开采两种方式,在全世界,地下开采方式占60%,矿井作业依然普遍。

为保证矿井下作业人员的安全,需要实时掌握井下人员的位置情况,传统的GPS 在矿井环境下由于信号衰减太大已经不再适用。

为解决矿井环境下人员的稳定定位、安全保障问题,本文提出了一种联合UWB 和IMU 器件的矿井内实体定位及语义地图构建系统,介绍了系统总体构成、系统实现的功能和系统各部分的原理及技术实现方法。

该系统可以实现矿井下人员的稳定定位,具备一键SOS 功能、物理实体的语义地图构建功能,在平时,井下作业人员基于所构建的语义地图可以更高效地工作;在发生危险时,能让相关人员及时地获取到遇险人员的位置信息。

关键词:矿井定位;UWB ;IMU ;语义地图中图分类号:TD302文献标识码:A文章编号:1009-3044(2021)05-0248-02开放科学(资源服务)标识码(OSID ):1引言随着无线传感网络和无线通信知识的逐步完善,各类定位系统得到了快速发展。

目前,GPS 卫星定位能够满足人们大部分户外定位的需求,但是矿井环境错杂,电磁波传输损耗严重,并不能实现精确有效的定位,并且矿井一旦发生安全事故,矿井内人员的位置信息就十分重要,这一点是卫星定位所不能完成的。

目前,矿井内部大多采用射频识别以及无线网络来实现对人员的监测以及定位,但是大多存在信号损耗严重,可检测距离短,精度不高等问题,并非真正意义上的高精度定位系统,这将会导致发生事故时不能精确得到人员的位置信息。

因此,本文章提出了一种基于UWB 和IMU 的矿井内实体定位及语义地图构建系统。

超宽带(UWB )定位系统是一套基于架设基站的独立的定位系统,不依赖于GPS ,可独立实现精准的室内定位,结合UWB 技术的优势,利用UWB 构建一套针对矿井环境的系统,可以很好地解决矿井环境下人员的稳定定位、安全保障问题[3]。

219391003_基于UWB技术定位系统在地下金属矿山的应用

219391003_基于UWB技术定位系统在地下金属矿山的应用

世界有色金属 2023年 3月下24C omputer automation计算机自动化基于UWB 技术定位系统在地下金属矿山的应用樊国芳,张 琦(中国华冶杜达矿业有限公司,北京 100000)摘 要:地下有色金属矿山的井下分层多,采矿作业人员分布较为分散,采矿设备流动性大,在复杂的井下环境中,存在较大的危险性。

矿井安全六大系统中人员定位系统的应用,可以使调度中心可对作业人员和机电车辆的位置进行实时的掌握,在方便调度提高生产效率和提高地下矿山安全生产保障能力的同时,井下发生事故时受困人员也有了相对具体的位置信息。

本文介绍了各种定位技术的比较和基于UWB技术人员定位系统在有色金属矿山的应用,对同类矿山有一定的借鉴作用。

关键词:UWB技术;人员定位;金属矿山中图分类号:TD76 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2023)06-0024-3Application of positioning system based on UWB technology in underground metal minesFAN Guo-fang, ZHANG Qi(China Huaye Duda Mining Co., Ltd,Beijing 100000,China)Abstract: There are many underground layers in underground non-ferrous metal mines, the distribution of mining operators is relatively scattered, and the mobility of mining equipment is large. In the complex underground environment, there is a greater risk. The application of the personnel positioning system in the six major systems of mine safety enables the dispatching center to grasp the positions of the operators and electromechanical vehicles in real time, which facilitates dispatching, improves production efficiency and improves the safety production guarantee capability of underground mines, while accidents occur underground. The trapped people also have relatively specific location information. This paper introduces the comparison of various positioning technologies and the application of UWB-based technician positioning system in non-ferrous metal mines, which has a certain reference for similar mines.Keywords: UWB technology; personnel positioning; metal mine收稿日期:2023-01作者简介:樊国芳,男,生于1992年,汉族,河北井陉人,专科,研究方向:矿山机电。

uwb定位技术原理介绍

uwb定位技术原理介绍
uwb定位技术原理介绍
UWB定位分析平台为化工厂、露天煤矿、焦化厂、智慧工厂提供高精度的人员和资产定位方案;
UWB定位精度高达10cm,根据应用场景,随需而变,提供四种定位模式:
1) 三维定位:区域内至少部署4台定位基站,实现三维空间内的精准定位。
2) 二维定位:区域内至少部署3台定位基站,实现二维平面的精准定位。
3) 一维定位:区域内至少部署2台定位基站,实现一维线性定位,适用于走廊、通道、隧道等狭长区域。
4) 零维定位:即存在性感知。区域内安装1台定位基站,实现区域内人员资产的存在性感知,适用于小型房间等区域。
1) 定位基站:基站Байду номын сангаас过超宽带通信技术、智能感知技术、物联网技术与定位标签进行实时通信,实现标签的定位功能。
2) 定位标签:携带标签的人员或者资产通过发射超宽带通信信号与基站相互通信,使标签自身被定位。
3) 定位引擎:基站实时将原始数据发送给定位引擎。定位引擎通过大数据分析技术和定位算法,实时计算标签的坐标位置。
4) 显示终端:通过大数据分析技术和定位算法所计算出的标签坐标展现于显示终端。显示终端可能是PC、平板电脑、手机、或者大屏。

uwb高精度定位系统布置原则

uwb高精度定位系统布置原则

UWB高精度定位系统布置原则一、背景随着定位技术的发展,UWB(Ultra-wideband)高精度定位系统作为一种新型的定位技术,逐渐受到广泛关注。

UWB技术具有定位精度高、抗干扰能力强、适用范围广等优点,因此在室内定位、物流跟踪、智能制造等领域有着巨大的应用前景。

而要实现UWB高精度定位系统的有效应用,合理的系统布置是至关重要的。

二、布置原则1.场景分析在布置UWB高精度定位系统之前,首先需要对定位场景进行全面的分析。

这包括对定位区域的大小、形状、地形、建筑结构等因素进行综合评估。

只有充分了解定位场景的特点,才能制定合理的布置方案。

2.节点密度确定合理的节点密度是UWB高精度定位系统布置的关键。

通常情况下,节点密度应根据定位精度要求和实际场景的复杂程度进行确定。

在密集的环境中,节点密度应适当增加,以保证定位精度和稳定性。

3.节点位置节点位置的选择也是影响UWB高精度定位系统性能的重要因素。

一般来说,节点应布置在能够提供良好信号覆盖的位置,尽量避免遮挡和干扰。

考虑到系统的整体稳定性,节点之间需要保持一定的间距,避免相互干扰。

4.天线布置天线作为UWB高精度定位系统的重要组成部分,其布置位置和方向的选择直接影响系统的性能。

在布置天线时,应根据场景的特点合理选择天线类型和布置高度,以最大程度地提高信号覆盖范围和穿透能力。

5.网络拓扑在布置UWB高精度定位系统时,需要考虑网络的拓扑结构。

合理的网络拓扑能够有效提高系统的覆盖范围和容错能力。

一般而言,采用星型、环型或混合型等拓扑结构能够满足大部分场景的需求。

6.干扰管理UWB高精度定位系统在应用过程中往往会受到各种干扰,如电磁干扰、多径干扰等。

布置系统时需要合理选择节点和天线的位置,减少干扰对系统性能的影响。

通过信道管理和干扰抑制技术,也能有效提高系统的稳定性和可靠性。

7.系统优化UWB高精度定位系统的布置并不是一次性的工作,随着实际应用的推进,系统可能需要进行不断优化。

UWB精确定位系统

UWB精确定位系统

1
性能参数-本安型定位标签模块
项目 测量体制 射频功率 信号灵敏度 工作频率 保密性 电源 体积 温度 湿度 充电方式
参数 TOF/TDOA ≤-41.3dBm/MHz -95dBm@500M 6.8Mbps模式 3.7GHz~6.7GHz 128位硬件加密 锂电池 89mm*55mm*70mm -20 ~ 70度 0-95%(无冷凝) 支持USB充电
谢谢!
应用场景—安保
老年人位置
实时跟踪
01
靠近河流等危
02
险地带及时告 警
03
支持紧急呼叫
04
对长时间不动, 跌倒等行为及 时通知管理员
我司UWB精确定位系统,在系统先进性、功 能、性能、软件功能、系统兼容性、拓展性以及 售后服务等各方面都拥有绝对的优势,山东华睿 电气有限公司将是您的不二选择!
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异常行为分析(中毒昏迷 等),实时报警 重要区域、重要人员视频监 测
软件应用功能
软件应用功能
软件应用功能
软件应用功能
软件应用功能
应用场景—安保
总面积2.5万平,无死角监控 01
4个管8层楼,2.5D分楼 层定位
02
03
警力动态调度
04
终端并发数量
1000个
政策指导
2010年开始强制安装安全避险“六大系统” :监测监控、人 员定位、 紧急避险、压风自救、供水施救、通信联络
2016《煤矿安全规程》第十二条提出:煤矿企业必须建立入井 检身制度和出入井人员清点制度;必须掌握井下人员数量、 位置等实时信息,入井人员必须佩带标识卡。
安全避险“六大系统”
人员定位系 统
紧急避险 系统

煤矿人员定位系统

煤矿人员定位系统

露天煤矿采用UWB定位技术实现露天煤矿人员定位系统智能化应用为解决目前露天煤矿普遍安装的人员定位系统只能进行区域人员定位的问题,同时解决现有的精确人员定位系统建设成本投入太高的问题,提出了采掘面和关键区域精确定位和其他地方区域定位相结合的方案,甚至可以融合现有的区域人员定位系统。

系统采用UWB超宽带技术为定位测量技术,理论精度达到0.1米。

有专门的人员定位监测平台软件,进行定位信息的处理,功能涵盖现有人员定位系统的功能,并能融合现有区域定位数据,系统同时还提供调度通讯的功能。

系统由人员调度通讯定位终端(人携带)、精确定位锚点、区域定位锚点、采集器、传输分站、光纤、电源、矿用本安电源箱、调度采集服务器、人员定位系统分析平台软件等几部分组成。

精确定位采用UWB(UltraWideband)超宽带,频带为3.1-10.6GHz,带宽大于500MHz,时域上表现为时间极短(<2nS)的脉冲。

模块A相当于安装在人员调度定位终端里,模块B相当于安装在精确定位锚点里,精确定位锚点按照固定坐标值,按一定间隔安装。

UWB定位技术采用的是TOF(飞行时差)测距,TOF测距方法属于双向测距技术,它主要利用信号在两个收发机之间飞行时间来测量节点间的距离。

模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳。

模块A的发射机在其时间戳上的a1发射请求性质的脉冲信号,模块B在b2时刻发射一个响应性质的信号,被模块A在自己的时间戳a2时刻接收。

人员调度定位终端不断在获取UWB定位锚点ID和距离信息,从报文信息中判断本次测距通信的UWB锚点数量为1还是大于1,若是1,则存储一条精确定位信息,若是2,则拆分成两个精确定位信息存储。

人员调度定位终端将在第一次进入某个区域定位锚点区域、离开某个区域定位锚点区域、切换到新的区域定位锚点三个时间节点的时间形成区域定位信息,并将区域定位信息存储后在LoRa网络覆盖时将区域定位信息上传给分站和采集器。

人员调度定位终端在第一次搜到区域定位锚点之后,记录当前时间和区域定位锚点ID信息。

uwb定位系统原理

uwb定位系统原理

uwb定位系统原理UWB定位系统原理UWB(Ultra-Wideband)定位系统是一种基于超宽带技术的定位系统,它利用非常短的脉冲信号来实现高精度的定位。

UWB定位系统的原理是通过发送和接收超短脉冲信号,利用信号的传播时间和多径效应来确定目标物体的位置。

UWB定位系统的工作原理是基于时间差测量(Time of Flight,TOF)技术。

具体而言,系统通过发送一系列非常短的脉冲信号,并记录这些信号从发送器到接收器的传播时间。

根据光速的常数速度,系统可以计算出信号传播的距离。

通过多次测量和计算,可以获得目标物体在三维空间中的位置坐标。

UWB定位系统的主要优势在于其高精度和高分辨率。

由于脉冲信号的带宽非常宽,可以达到几个GHz甚至更高,因此可以实现很高的时间分辨率。

这意味着系统可以精确地测量信号的传播时间,从而提供高精度的定位信息。

UWB定位系统还具有良好的穿透能力和抗干扰性能。

由于脉冲信号的特殊性,UWB信号可以穿透墙壁、建筑物和其他障碍物,从而实现对目标物体的定位。

同时,UWB信号的宽带特性也使其具有很强的抗干扰能力,可以在复杂的电磁环境中工作。

UWB定位系统在许多领域都有着广泛的应用。

在室内定位方面,UWB可以实现对人员和物体的精确定位,可以用于智能家居、安防监控等应用。

在工业领域,UWB定位系统可以用于机器人导航、物料管理等方面。

此外,UWB定位系统还可以应用于车辆定位、室外定位等场景,为人们的生活和工作带来便利。

UWB定位系统是一种利用超宽带技术实现高精度定位的系统。

它通过发送和接收非常短的脉冲信号,利用信号的传播时间和多径效应来确定目标物体的位置。

UWB定位系统具有高精度、高分辨率、良好的穿透能力和抗干扰性能等优势。

它在室内定位、工业导航和车辆定位等领域都有着广泛的应用前景。

随着技术的不断发展和创新,相信UWB定位系统将会在未来发挥更大的作用,为人们的生活和工作带来更多便利。

uwb高精度定位系统原理

uwb高精度定位系统原理

uwb高精度定位系统原理UWB高精度定位系统原理UWB(Ultra Wide Band)是一种无线通信技术,它的特点是带宽非常宽广,能够提供高精度的定位和测距功能。

UWB高精度定位系统利用这一特点,通过接收和分析UWB信号,实现对目标位置的精确定位。

本文将介绍UWB高精度定位系统的原理和工作过程。

一、UWB信号的特点UWB信号是一种具有极宽带的无线信号,其带宽通常在几百兆赫兹到几吉赫兹之间。

相比于传统的窄带信号,UWB信号能够提供更高的数据传输速率和更精确的测距能力。

另外,UWB信号的能量非常低,不会对其他无线设备产生干扰。

二、UWB高精度定位系统的组成UWB高精度定位系统主要由UWB标签和UWB基站组成。

UWB标签是被定位的目标,它会发送UWB信号;UWB基站则用来接收和分析UWB信号,计算目标的位置信息。

三、UWB高精度定位系统的工作原理1. UWB标签发送信号:UWB标签会周期性地发送UWB信号,信号中包含了标签的唯一标识符和时间戳等信息。

2. UWB基站接收信号:UWB基站会接收到UWB标签发送的信号,并记录下接收到信号的时间戳。

3. 信号传播时间测量:UWB基站利用接收到信号的时间戳和发送信号的时间戳之差,计算信号的传播时间,从而得到目标与基站之间的距离。

4. 多基站测距:为了提高定位的精度,通常会使用多个UWB基站进行测距,并利用三角定位原理计算出目标的准确位置。

5. 位置计算:根据测得的距离信息和基站的位置信息,利用数学算法计算出目标的具体位置坐标。

四、UWB高精度定位系统的优势1. 高精度定位:由于UWB信号带宽宽广,能够提供精确的距离测量,因此UWB高精度定位系统可以实现厘米级别的定位精度。

2. 抗干扰能力强:UWB信号的能量非常低,不会对其他无线设备产生干扰,因此UWB高精度定位系统具有很好的抗干扰能力。

3. 定位范围广:UWB信号的传输距离较远,可以覆盖较大的区域,因此UWB高精度定位系统可以应用于室内和室外的各种环境。

基于UWB技术的矿井人员定位系统设计

基于UWB技术的矿井人员定位系统设计

第7期关丙火基于UWB技术的矿井人员定位系统设计89基于UWB技术的矿井人员定位系统设计关丙火(神东煤炭集团技术研究院,陕西神木719315)摘要:为提升矿井人员的定位精度与实时性,针对基于WiFi、蓝牙.RFID和Zigbee等无线通信技术的矿井人员定位系统存在有效通信距离短、定位精度不高的局限,提出了一种基于超宽带(UWB)技术的矿井人员定位系统并在煤矿井下进行了应用。

该系统利用到达时间测距方法(TOF),采用单个读卡器即可独立组网并实现对识别卡进行测距定位的结构形式设计,通过在读卡器内设置2块拥有TOF算法的射频模块,记录每个射频模块独立测量该模块与识别卡之间信号往返的到达时间,并依据算法公式计算出两节点之间的距离,来实现人员定位。

通过现场实测和分析,认为该系统受环境影响小,定位精度高,进一步促进了井下人员定位技术的发展。

关键词:煤矿井下;人员定位系统;超宽带(UWB);到达时间定位法(TOF)譏囉中图分类号:TD65+5文献标志码:B文章编号:1277-774X(2222)26-0299-24Design of mine personnel positioning systembased on UWB technologsGUAN Bing-huo(Technology Research Institute,Shendong Coal Group Co.,31d.,Shenmu719315,China) Abstrsci:1n order to inprove the accuracy and real-tine peCormance of mine personnel positioning system,aimin-;at the limitations of short effective communication distance and low positioning accuracy of mine personna-positioning system based on WiFi,Bluetooth,RFID and ZigBea wireless communication tecUnolovias,j mine personnel positioning system based on ultra widebaiKd UWB)techeoloby was proposed and appliea in coal ine tinie of仃匚―。

基于UWB技术的矿井人员(设备)精准定位与环境监测综合基站研究

基于UWB技术的矿井人员(设备)精准定位与环境监测综合基站研究

技术Special TechnologyI G I T C W 专题98DIGITCW2021.051 研究意义UWB 技术定位技术,能够把测距与定位距离提升到厘米级精度,应用到地下矿山后,能够大幅提升矿山井下人员与关键设备的位置感知能力,基于UWB 技术的矿井人员(设备)精准定位与环境监测综合基站研发,对矿山安全生产、生产调度、灾害救援等方面都能提供很好的技术支撑,同时对提升矿井的管理水平,降低生产成本起到很好的作用。

矿井下作业人员流动性大,如果在事故发生后没有可靠的手段能及时统计井下人员的数量、所在位置和矿井的环境数据,就造成了大量救援时间和救援资源的浪费。

通过数据的及时、准确上报,为领导和相关部门进行相关决策提供支持。

通过项目的实施和应用,提高了信息化管理水平,为矿山安全提供了一种新思路,具有一定的指导意义。

2 综合基站-主要技术指标2.1 定位精度UWB 技术中,采用DW1000芯片,运用到达时间差(TDOA )与飞行时间(TOF )组合定位方式,可将定位精度提高到0.1-0.15m 的范围。

2.2 穿透能力UWB 低频分量具有很好的穿透能力,木板,玻璃等遮挡不影响定位精度,穿实体墙一睹信号衰减50%左右,定位精度变差。

2.3 通信能力一个宽度趋于0的脉冲会具有无限的带宽,即使UWB 可以把发送信号功率谱密度控制的非常低,仍可实现高达100Mb/s-500Mb/s 的传输速率。

由于UWB 使用的频点较高,它的数据传输速率相当高。

2.4 抗干扰能力UWB 不受高压线,手机信号,电台等电磁信号干扰,也不干扰这些信号。

UWB 的超宽带宽,让其携带的信号,能够在更低的SNR 下进行传输。

2.5 系统容量单区域可以兼容5000个定位标签,最大可以支持1万多个。

2.6 抗多路径能力带宽越宽,多路劲分辨能力越强,相对获取更高的位置分辨率,因此UWB 的抗多路径能力强。

2.7 能效UWB 的能效高,UWB 及窄带的信号能量曲线如下,可以看到UWB 的能效比窄带的高很多,这使得UWB 可以以相对更低的发射功率,传输更远的距离。

基于5G+UWB和惯导技术的井下人员定位系统

基于5G+UWB和惯导技术的井下人员定位系统

基于5G+UWB 和惯导技术的井下人员定位系统李明锋1, 李䶮1, 刘用1, 吴学松1, 徐继盛1, 常建明1, 王涛1, 潘红光2(1. 甘肃华亭煤电股份有限公司 砚北煤矿,甘肃 华亭 744100;2. 西安科技大学 电气与控制工程学院,陕西 西安 710054)摘要:针对煤矿井下人员定位系统在实际应用中存在因设备算力与存储资源不足导致无法使用复杂测距与定位算法,定位数据即时传输与响应性能不足,在系统部署方面人力物力损耗较大等问题,提出了一种基于5G+UWB 和惯导技术的井下人员定位系统。

在末端部署能耗低、抗干扰性强的UWB 定位基站,定位基站与5G 基站以级联的方式连接,定位基站采集UWB 与惯导数据,利用5G 网络回传至计算平台,在计算平台上完成定位信息的解算和存储。

将基于惯导的人员位置估计作为预测值,将基于UWB 的三边定位算法获取的人员位置估计作为观测值,利用卡尔曼滤波器将预测值和观测值进行融合,降低定位误差。

在煤矿主体实验基地搭建测试系统,模拟真实煤矿井下环境并进行对比实验。

结果表明:① 在x 轴和y 轴,融合惯导的卡尔曼滤波算法得出的位置信息和真实位置信息的重合度最高,说明融合惯导的卡尔曼滤波算法得出的位置信息最接近真实位置,平均误差为22.192 cm 。

② 5G+UWB 和惯导技术组合的井下人员定位系统的位置信息和真实位置信息的重合度最高,误差为[15 cm ,20 cm ],x 轴最大平均误差为26 cm ,y 轴最大平均误差为24 cm ,超过目前大多数井下人员定位系统精度。

关键词:井下人员定位;5G ;UWB ;惯导技术;卡尔曼滤波中图分类号:TD76 文献标志码:AUnderground personnel positioning system based on 5G+UWB andinertial navigation technologyLI Mingfeng 1, LI Yan 1, LIU Yong 1, WU Xuesong 1, XU Jisheng 1, CHANG Jianming 1,WANG Tao 1, PAN Hongguang 2(1. Yanbei Coal Mine, Gansu Huating Coal Power Co., Ltd., Huating 744100, China ; 2. College of Electrical andControl Engineering, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an 710054, China)Abstract : In practical applications of coal mine personnel positioning systems, there are problems of insufficient equipment computing power and storage resources. The problems result in preventing the use of complex ranging and positioning algorithms, inadequate real-time transmission and response performance of positioning data, and significant human and material resource losses in system deployment. In order to solve the above problems, a new underground personnel positioning system based on 5G+UWB and inertial navigation technology is proposed. The system deploys UWB positioning base stations with low energy consumption and strong anti-interference capability at the end. The positioning base station is connected to the 5G base station in a收稿日期:2023-10-23;修回日期:2024-01-16;责任编辑:王晖,郑海霞。

uwb高精度定位系统原理

uwb高精度定位系统原理

uwb高精度定位系统原理
UWB是Ultra-Wideband的缩写,即超宽带,是一种短脉冲无线通
信技术。

UWB技术可以在非常宽的频带范围内传输数据,其工作频率一般在3.1-10.6 GHz的范围内。

UWB技术具有高精度定位能力,可用于
室内定位和跟踪等应用。

UWB高精度定位系统的原理是基于时域测距原理,其关键技术是射频信号的时差测量技术和多径抑制技术。

该系统通过发送短脉冲信号,并在接收端测量信号到达的时间差来实现测距。

由于发射的短脉冲信
号的带宽非常宽,可以达到几千兆赫的带宽,因此可以实现非常高的
时间分辨率,从而达到高精度定位的效果。

同时,由于UWB信号具有
穿透建筑墙壁和障碍物的能力,因此可以用于室内定位和跟踪。

UWB高精度定位系统还需要采用多径抑制技术来解决多径干扰的问题。

多径干扰是由于信号与环境中多个反射物相互作用而产生的,会
导致信号多次反射和延迟,从而影响距离测量的精度。

多径抑制技术
可以通过选择合适的发射和接收天线、加入特定的调制技术和引入合
适的符号串等方法来抑制多径干扰,从而提高定位系统的精度。

综上,UWB高精度定位系统通过时差测量的原理、宽带短脉冲信号的发射和接收、多径抑制技术等关键技术实现高精度的室内定位和跟踪。

该技术具有应用范围广、精度高等优点,在商业、工业、安防等
领域具有广泛的应用前景。

uwb定位

uwb定位

UWB定位简介UWB(Ultra-Wideband)定位技术是一种基于超宽带电磁波的定位技术,采用了大带宽短脉冲信号,能够提供高精度的定位和距离测量能力。

UWB定位技术被广泛应用于室内定位、智能家居、无人驾驶等领域。

原理UWB定位系统主要由三个组成部分构成:UWB发送器、UWB接收器和定位算法。

UWB发送器通过发送短脉冲信号,并通过天线将信号发送到空间中。

UWB 接收器接收从目标返回的信号,并通过信号处理和测量从而计算出目标的距离和位置信息。

定位算法根据接收到的信号数据,利用数学模型计算出目标的位置。

UWB定位的基本原理是利用电磁波在空间中的传播时间差来计算距离。

在UWB定位系统中,通过同时使用多个接收器接收从目标返回的信号,可以计算出多个距离。

利用三角定位原理,通过计算这些距离,就可以得到目标的位置。

应用室内定位在室内环境中,由于传统的GPS定位技术无法提供高精度的定位结果,UWB 定位技术成为了室内定位的首选技术。

它可以通过在室内布局多个UWB设备,实现对目标的实时定位和跟踪。

室内定位系统可以应用于大型商场、医院、机场等场所,方便用户快速找到目标位置。

智能家居UWB定位技术在智能家居领域也有广泛的应用。

通过在家中布置UWB设备,可以实现家居设备的自动控制和智能化管理。

例如,当用户离开家时,UWB设备可以感知到用户的离开,并自动关闭不需要工作的电器设备,实现节能和便利。

无人驾驶UWB定位技术也在无人驾驶领域发挥着重要的作用。

无人驾驶车辆需要准确地感知周围环境和障碍物,以便做出正确的决策和行驶路径规划。

UWB定位技术可以实时获取车辆与周围物体的距离和位置信息,为无人驾驶提供精确的定位和导航支持。

优势相比较其他传统的定位技术,UWB定位技术具有以下几个优势:1.高精度:UWB定位技术可以实现厘米级的定位精度,满足需要高精度定位的应用场景。

2.抗干扰:UWB定位技术在频谱上的宽带特性使其具备较强的抗干扰能力,可以在多径衰落、多用户、多路径和复杂室内环境中稳定工作。

基于UWB技术的矿井人员定位系统设计

基于UWB技术的矿井人员定位系统设计

基于 UWB技术的矿井人员定位系统设计2.中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039;摘要:矿井人员位置汇总对保证矿井工作管理,确保矿井人员安全性发挥着十分重要的作用。

本文探讨如何使用UWB技术进行矿井人员定位,讨论UWB技术的特点和设计方式,并验证基于UWB技术进行矿井人员实时定位的工作效果。

帮助矿石企业完善管理工作,提升安全水平。

关键词:UWB技术;矿井人员定位;设计引言:UWB技术具有带宽大、速率高的特点,依靠其信号传输特点,也能进行实时定位系统设计。

针对矿井下特殊环境需求,可以使用UWB技术开展实时定位系统设计,满足矿井管理需求。

1 UWB信号概述1.1 UWB技术内涵UWB的全称为Ultra Wide Band,即超宽带,是一种低功耗的无线通信技术,拥有极高的脉冲频率,从而实现纳秒、亚纳秒的通信。

UWB通信会使用微秒级别的正弦波,利用非正弦波窄脉冲进行数据传播工作,所以通信过程中不需要使用常规窄频带调制,通过RF变换,能将形成的脉冲直接输送给天线,然后通过天线发送数据信息。

UWB信号的相对带宽在0.2以上,绝对带宽高于500MHz,适合3.1-10.6GHz频段的信号[1]。

1.2 UWB技术特点1.2.1 速率高和WiFi、蓝牙、RFID等传统无线通信技术相比,使用UWB技术具有更高的传输速度和效率,拥有非常大的带宽。

UWB技术的大带宽来自于其超过1GHz的信号带宽,时候非正弦波传播数据时,传输效率可以达到1000Mbps左右,即便为满足需要使用频率较低的信号频谱,也能保证300Mbps的传播速度,拥有蓝牙100被以上的传输速度[2]。

使用超宽带系统的容量较大,能实现对控制通信传播互扰。

1.2.2 耗能低利用UWB技术能控制功耗,相对其他传统通信技术的功耗更低。

若使用非正弦波通信方式,会通过发射瞬间脉冲电波传输信息,能完全将信息转化为0和1 发送,平时不工作,需要信息传播时发射,脉冲的持续时间一般在1.5秒左右,使得UWB系统在低功耗的情况下就能满足通信要求。

uwb 定位原理

uwb 定位原理

uwb 定位原理
UWB(Ultra Wideband)定位原理是利用超宽带信号的传播特
性进行定位。

UWB信号以极短的脉冲形式传输,具有大带宽、短时域持续时间和低峰均比等特点。

UWB定位系统一般由一个或多个发送器和多个接收器组成。

发送器发送超宽带脉冲信号,接收器接收到信号并对其进行处理。

根据接收到的信号的时间差、相位差、功率差等信息,可以计算出发送器和接收器之间的距离和方向,从而完成定位。

UWB定位系统的核心原理是通过测量发送信号从发送器到接
收器的传播时间差(Time of Flight,ToF),从而计算出距离。

UWB信号的大带宽能够提供较高的时间分辨率,使得测量精
度可以达到亚纳秒级别。

此外,UWB定位系统还可以利用多径传播的特性进行定位。

由于UWB信号的宽带特性,它可以经过多条路径传播到接收器,形成多个到达时刻不同的信号。

通过分析这些多路径信号的到达时间差和功率差,可以得到传播路径信息,从而实现多径定位。

总的来说,UWB定位原理是基于超宽带信号的传播特性,通
过测量传播时间差和分析多路径信号等信息,实现对发送器和接收器之间距离和方向的定位。

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UWB煤矿定位系统
1、UWB煤矿定位系统简介
煤矿定位管理系统也叫做矿山人员定位管理系统或者矿井定位系统一般集人员考勤、区域跟踪定位、日常管理、轨迹追溯、电子围栏为一体的综合性运用系统。

每个矿工携带一个UWB标签,在矿山作业时能为预先安装在矿道内的定位基站,定位基站采集人员的移动位置信息,并上传到定位引擎系统进行计算和呈现,使管理人员能够随时掌握人员的运动轨迹,以便于进行合理的调度管理。

一旦意外事故发生,救援人员可根据该系统所提供的人员分布数据、图形,迅速了解有关人员的精确位置情况,及时采取相应的救援措施,提高应急救援工作的效率。

目前该系统已经逐步从人员识别扩展到设备识别等方面。

2、UWB煤矿定位系统方案设计
矿山人员定位(煤矿定位)管理系统包括定位标签、定位基站、UWB腕带、定位引擎、大数据平台等。

因此,在设计方案时,除了考虑其功能外,在稳定性、可靠性、抗干扰能力、容错能力及异常保护等方面也进行了充分考虑。

项目方案采用现有成熟的以太网和POE供电的方式为主传输平台,和相应的定位基站、人员UWB定位标签等设备与系统挂接,通过将采集的定位标签的位置信息进行后台数据交换从而实现作业人员的跟踪定位和安全管理。

系统总体设计主要体现在:
实现矿山作业人员进出的有效识别和监测监控,使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”,实现数字化矿山/隧道人员管理的目标。

为矿山管理人员提供人员进出限制、考勤作业、监测监控、轨迹图、电子围栏、位置告警等多方面的管理信息,一旦发生安全事故,可以迅速定位到工作人员最后的精确定位地点及其数量,保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。

系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

轻松联网,BS结构,轻松实现广阔地域联网监控
2.1UWB煤矿定位系统原理
矿山人员定位(煤矿定位)管理系统是由地面监控中心主计算机在系统软件支持下,通过数据传输接口和沿巷道铺设的通讯光/电缆,定时对安装的UWB定位基站进行数据巡检和信息采集,定位基站将自动采集有效识别距离内的UWB标签的信息,并根据系统指令,通过传输网络将相关数据传送至地面中心站。

数据信息经分析处理后,将人员(或机车等移动目标)动态分布在主计算机界面中得以实时反映,从而实现安全状态在矿井数字化管理的目的。

遵循“统一发卡、统一装备、统一管理”的原则,将UWB标签视为必要工牌,按准许上岗人员实行“一人一卡”制。

根据矿井监测需求,在坑道、作业面等地点安装具有进出方向、时间识别能力的定位基站,并通过光纤数据传输接口相互连接为高速工业以太网,从而构成完整通讯线路。

矿井生产单位输入工作人员相关信息后,向工作人员颁发UWB标签卡。

系统记录该UWB标签卡相对应人员的基本信息,包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、有效期等基本信息。

进入坑道的工作人员必须随身定位标签,当持卡人员经过设置定位基站的地点时被系统识别,系统将读取该标签号信息,通过系统传输网络,将工作人员通过的路段、时间、坐标信息等资料传输到地面监控中心进行数据管理,并可同时在地理信息大屏幕墙上出现提示信息,显示通过人员的姓名。

对进入电子围栏区域的工作人员,系统将自动报警,安全监控中心值班人员接到报警信号,立即执行相关安全工作管理程序。

生产单位可根据生产计划,对该标签卡进行授权管理。

授权范围包括:该员工可以准入的坑道或作业面。

为防止无关人员和非法人员进入坑道或作业面,系统设置该卡准入坑道或作业面的时效管理模块及卡的失效、报失等。

坑道一旦发生安全事故,监控中心在第一时间内可以知道被困人员的基本情况,救险队使用接受装置,在10-30米的范围内方便探测遇险人员的位置,便于救护工作的安全和高效运作,便于事故救助工作的开展。

系统可自动生成工作流程的统计与管理等方面的报表资料,提高管理效益。

2.2 UWB煤矿定位系统功能及特点
2.2.1系统功能
2.2.1.1实时人员动态显示
任一时间查询并显示某个地点的人数、分布情况及身份。

查询一个或多个人员现在的实际位置、活动轨迹。

记录有关人员在任一地点的到/离时间和总工作时间等一系列信息,可以督促和落实重要巡查人员是否按时、到点的进行实地查看,或进行各项数据的检测和处理,从根本上尽量杜绝因人为因素而造成的相关事故。

2.2.1.2人员矿井考勤统计功能
可对出入井人员进行统计,实现矿矿井人员考勤记录,建立并打印人员出入井的各种信息报表(如:矿井时间报表、出勤月报表、加班报表、缺勤报表等等),方便管理人员的查询与管理。

2.2.1.3信息多点共享
定位平台和定位基站可以局域网方式联网运行,使网上所有终端在使用权限范围内实现信息多点共享,供多个矿井各部门及领导同时在不同地点共享监测信息、系统综合分析信息、查询各类数据报表。

2.2.1.4电子围栏报警功能
对于指定的电子围栏禁区,如果有非授权人员进入,实时声音报警,并显示进入禁区的人数及身份,人员轨迹。

2.2.1.5灾后急救信息
一旦发生各类事故,监控中心上立即能显示出事故地点的携卡人员数量、人员信息,人员位置等信息,大大提高抢险效率和救护效果。

2.2.1.6标签应急功能
UWB标签与定位基站失去联系时,仍能独立工作,自动存储人员监测数据。

2.2.2系统性能特点
2.2.2.1强大的系统处理能力
●采用TDOA定位算法优化系统数据处理能力;
●高度自动化,自动监测、统计、分析信息,整个过程无需人为干涉;
●基于GIS技术的地理信息显示、查询系统;
●完善的数据分析能力;
2.2.2.2 卓越的识别性能
●高度的识别可靠性,100%的前端识别率;
●识别距离远(地面识别距离可达100米);
●极高的防冲突性(每个检测点可最多同时识别10000个人员);
●高度的识别稳定性;
●快速的识别速度
●定位精度高,达到10cm
2.2.2.3现场优势
●环境适应性:高抗干扰性,对干扰源、周界环境无特殊要求;
●安装方便性:定位基站一体化结构设计,采用POE供电;
●运行可靠性:内部电路高度集成化,器件故障率最小化。

2.2.2.4 电气特性
●超低功耗,无线标签在不更换电池的情况下可连续正常工作3年;
●方便性、安全性,定位标签无须外接矿灯电源,超长待机时间;
●无辐射,对人体和环境无任何影响,更安全更健康
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