晋天科技矿用版UWB的定位高精确人员系统
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。
基于UWB定位的实时人员安全管理系统介绍
目录
一、概述 二、UWB定位介绍 三、人员安全管理场景 四、公司介绍
一、概述
宝钢股份是中国最大、最现代化的钢铁联 合企业,综合竞争力第三,是世界级钢铁联合 企业,是最具发展潜力的钢铁企业。 在汽车用 钢,造船用钢,油、气开采和输送用钢,家电 用钢,不锈钢,特种材料用钢以及高等级建筑 用钢等领域,宝钢股份在成为中国市场主要钢 材供应商的同时,产品出口日本、韩国、欧美 四十多个国家和地区。宝钢年产钢能力3000万 吨左右,赢利水平居世界领先地位。
产品具有精度高、功耗低、成 本低、易部署等优点,用于复杂 环境下的人员、物品等高精准定 位,解决基于一维、二维、三维 场景下的精准定位需求。
二、UWB定位介绍
定位系统组成
本系统主要包含定位标签、定位基站、位置计算引擎以及定位呈现系统等: • 位置计算引擎/UWB Server
接收回传的的数据,通过Anchor和Tag之间的位置解算,计算出标panish
Thank You English Obrigado
Brazilian Portuguese
Danke
German
Simplified Chinese
Merci
French
Tamil
Japanese
Korean
仓储调度
监狱人员定位
UWB典
型应用场 景
货运码头
学校、老人院
矿山、隧道
变电站巡检
三、安全管理场景
张XX进入危险区A,请处理! 监控室
场景一
锚点 标签 工人
声光报警 监控屏 管理员
三、安全管理场景
场景二
行车作业中,请注意安全!
Hindi
UWB高精度化工厂人员定位解决方案
UWB高精度化工厂人员定位解决方案背景描述随着互联网及物联网技术的迅速发展,化工厂也面临从数字化向智慧化转型之路。
如何将传统的生产数据、人员等与生产效率及安全相关的数据紧密地结合到一起,并给化工厂的生产带来实际效益,成了化工行业日益关注并急需解决的问题。
除了生产设备类的智能化管控,智慧化工厂也同样注重人员智慧化的管理,提高生产效率的同时也注重作业人员的人身安全。
因此,人员在化工厂中的实时位置数据成了首要解决的物联网技术问题。
针对此需求,沃旭通讯推出了基于UWB技术的精确人员定位管理系统,可以向化工厂的智慧平台提供精准的位置服务。
具体需求实时定位:精准定位工作人员的实时位置信息,平均精度达30cm巡检轨迹查询:记录巡检人员的巡查轨迹,防止人员误操作、漏操作、重复操作滞留报警:当工作人员在某区域超时滞留是进入禁止区域范围内时,发出告警提示越界报警:工作人员进入危险区域,存在越岗等行为,发出告警提示一键求救:当工作人员遇到危险时,可发出SOS求救信号,便于快速实时求援。
毒气泄漏爆炸火灾人员考勤:可对人员进行考勤统计,并且能够根据工种,班组等进行分类归纳统计。
视频联动:将定位系统与摄像头结合,动态画面显示人员位置信息,便于管理人员第一时间了解现场情况并进行处理,提升应急处理能力。
系统组成数据采集层:包含定位基站和定位标签。
数据传输层:由POE交换机和网线构成。
数据处理层:主要包括解算服务器和应用平台软件组成。
实施方案通过在化工厂内布设定位基站,人员佩戴上定位标签,实时精准定位人员位置,可实现人员定位、人数区域统计、安全区域告警、考勤/巡检、越界管理、轨迹回放、快速点名等,以满足企业人员安全管理、人员工作管理等多方面管理的需求。
•狭小区域采用0维定位,感知人员是否在该区域•走廊采用1维定位,感知人员在走廊上的移动情况及具体位置,基站部署间隔15~30m•空旷区域采用2维定位,感知人员的精准位置,基站部署间隔30~50m技术特点高精度,实时定位精度30厘米实时性,标签刷新速率1-30Hz可调低功耗,标签充满电1Hz可以用1个月供电与组网安装方式。
UWB高精度人员定位系统在各领域的应用
UWB高精度人员定位系统在各领域的应用UWB高精度人员定位是近几年来新兴的一项技术,它利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。
有人称它为无线电领域的一次革命性进展,认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。
那么UWB高精度人员定位系统应用领域有哪些呢?1、养老院在养老院,通过给老人佩戴智能手环或胸牌,不仅能够实时查看老人位置,还能够通过设置电子围栏来圈定安全活动范围,一旦老人走出安全区域,系统就会及时预警,通知管理人员前往查看,避免老人走失。
而且因为护工人员不可能24小时陪在每一个老人身边,难免会有疏漏,所以可以将一键报警功能集成在手环或胸牌中,一旦老人遇到危机情况,按下按钮就能够通知护工人员及时予以救助,避免危及老人走失。
2、工业仓库在工厂中,UWB高精度人员定位系统可以帮助传统工厂实现数字化管理,可实时查看员工位置、在岗时间、离岗时间、移动轨迹,提高岗位巡查效率。
通过后台对仓储货物位置的监管,可查看物品位置、所属仓库等数据,防止物资设备的丢失。
3、展厅在会展、展厅内,UWB定位系统可实现智能化导览服务,一方面可以实时导引观众前往想去的展位,另外也可以对观众的位置数据进行精准统计,查看参展客户及工作人员在展厅内的观览轨迹、停留时间等,实现办展效果精准分析,让展方了解参展人员感兴趣产品,为后期提升展会质量工作提供明确方向。
4、隧道在隧道施工现场,通过部署UWB室内人员定位系统,将定位标签集成至员工胸卡、安全帽等穿戴设备内,可以提供的集风险管控、人员管理、实时显示、应急救援等功能能够准确定位工人位置,保障工人施工安全、施工质量、施工进度。
5、机场在机场内,UWB室内人员定位系统可以通过移动设备给旅客提供导航路径,旅客可轻松找到候机区域、登机口、行李领取处等等,避免错过航班。
对于机场管理方面,通过UWB 定位分析不同区域旅客人员密度信息,能够加快测量排队进度,精简乘客流量、减少整个机场拥堵的发生。
(完整版)UWB室内高精度定位系统
典型应用场景
室内定位系统产品概述
应用软件(B/S 或 C/S) 用户API接口 定位引擎软件
TCP UDP 数据库 定位引擎算法
定位基站 空中接口协议
定位标签
室内定位系统解决方案包括以下四部分:
定位标签/定位模块
定位基站 定位引擎软件 (包括windows系统 定位引擎和linux系统定位引擎) 定位系统API接口(提供用户配置软 件及定位显示软件)
定位标签
定位标签是室内定位系统的组成部分,定位标签附着在定位对象表面,当标签进入基站的 信号覆盖范围内,即自动与基站建立联系。定位标签可根据应用得需求制定不同的附着方
案,如悬挂、粘贴等形式,大小和外形也会根据对象的不同而有所不同设计。
产品技术规格 定位精度
工作频率
射频功率
信号灵敏度
技术规格参数 位置刷新率 工作时间
(1)实时可视化人员跟踪定位 (2)视频联动 (3)人员指挥调度 (4)人员统计点名 (5)危险区域提醒 (6)电子围栏报警(未获许可 /过期许可进入敏感区域)
工厂人员定位系统
全息车间
ECC调度中心
全息车间
工位关注 统计分析
语音调度中心
全息车间
仓库管理
(1)唯一ID标识:每个货品、叉车、人员唯一指定ID。 (2)全局位置显示:监控室可实时显示、查询物资、叉车、人员的实时位置, 显示于仓库的可视化平台上。 (3)实时轨迹跟踪:运动叉车、人员、货品的位置可以以轨迹形式显示展示行 进轨迹。 (4)历史数据回放:位置服务器存储历史位置数据,可回访查询关键时间节点 人、车、物的动态情况。 (5)安全区域报警:软件中轻松设定安全区电子围栏、警报区和禁区电子围栏, 一旦进入则触发相应级别的报警。
基于UWB技术的矿山人员定位系统
基于UWB技术的矿山人员定位系统
张彦斌
【期刊名称】《能源与节能》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】在煤矿开采过程中,通过应用井下人员定位系统,可以有效提高矿井的安全性。
基于此,首先阐述了超宽带UWB技术(无载波通信技术)及人员定位的基本原理,然后对定位系统框架进行了分析,该系统主要由井下、地面两部分构成,前者负责采集人员标签信息,后者借助内置算法对标签坐标进行计算;其次,对人员标签和定位基站的硬件结构及设置进行了研究,两者硬件结构接近,主控芯片与无线信号收发芯片分别为STM 32、DW 1000;最后,对该系统的运行效果进行了试验,结果显示人员的定位误差小于1 m,有利于提高井下人员作业的安全性。
【总页数】4页(P195-198)
【作者】张彦斌
【作者单位】晋能控股煤业集团轩岗煤电有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD76
【相关文献】
1.一种基于UWB技术的室内人员定位系统
2.基于UWB技术的精确人员定位系统在姚桥煤矿的研究应用
3.基于UWB定位技术的井下人员定位系统设计研究
4.基于5G+UWB和惯导技术的井下人员定位系统
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UWB定位系统全面方案介绍
UWB定位系统全面方案介绍UWB(Ultra-Wideband,超宽带)定位系统是一种基于超宽带技术的室内定位系统,可以实现高精度、高可靠性的定位。
其原理是通过发送和接收超短脉冲信号,利用时间差测量方法计算目标位置。
1.硬件设备:UWB定位系统的硬件设备包括发射器、接收器和天线。
发射器用于发射超短脉冲信号,接收器用于接收反射回来的信号,天线用于增强信号的传输和接收。
这些设备需要具备高频率、高带宽和低噪声的特点,以确保定位系统的高精度和高可靠性。
2.信号处理:UWB定位系统的信号处理是整个系统的核心部分。
它包括信号的调制、解调、滤波、放大和时钟同步等处理过程。
信号的调制和解调可以实现信号的传输和接收,滤波和放大可以提高信号的质量和强度,时钟同步可以确保各个设备之间的时间同步,从而减小定位误差。
3.定位算法:UWB定位系统的定位算法是利用时间差测量方法计算目标位置的关键。
该算法根据接收到的信号的到达时间差,通过多边定位算法来计算目标位置。
常用的算法包括最小二乘法、卡尔曼滤波和粒子滤波等。
这些算法可以根据实际应用场景的需要进行选择和优化,以实现高精度的定位。
4.数据融合:UWB定位系统通常会与其他定位技术进行数据融合,以提高定位的准确性和可靠性。
常见的融合技术包括惯性导航系统、地磁定位、WiFi定位和视觉定位等。
数据融合可以通过多传感器信息的互补性,消除各个定位技术的局限性,进一步提高定位的性能。
5.应用场景:UWB定位系统可以广泛应用于室内定位、人员跟踪、智能家居、无人机导航等领域。
在室内定位方面,UWB定位系统可以实现室内导航、物体跟踪、室内定位服务等功能。
在人员跟踪方面,UWB定位系统可以用于安防监控、医院人员定位、活动场所人员管理等。
在智能家居方面,UWB定位系统可以实现室内定位、空调自动调节、智能灯光控制等功能。
在无人机导航方面,UWB定位系统可以实现无人机的精确定位和导航。
综上所述,UWB定位系统的全面方案包括硬件设备、信号处理、定位算法、数据融合和应用场景等多个方面。
UWB煤矿定位系统
UWB 煤矿定位系统1. UWB 煤矿定位系统简介上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走位系统一殷集人员考勤、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,走位基站采集人员的移动位■倍息,并上传到走位引翠系统逬行计算和呈现•使簣理 人员能够随时掌JS 人员的运动轨迹,以便于逬行合理的调度簣理。
一旦意外事故发生•救援 人员可態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鬣情况,及时采 取相应的救援揩施,提高应忍救援工作的效率。
目前该系统已经逐步从人员识别扩展到设备 识别等方面。
厶UWB 煤矿定位系统方案设计矿山人员走位(煤矿定位)管理系统包括定位标签、定位基站.UWB 礙 定位引攀.大数据平台等。
因此 < 在设计方秦时,除了考虑其功能外在稳定性、可蠡性、抗干扰能力、7 > ■ X容错能力及异常保护等方面也逬行了充分考虑。
项目方秦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扌圭接,通过将采集的走位标签的位■倍息逬行后MS交换从而实现作业人员的跟踪走位和安全管理。
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塩使管理系统充分体现臥性化、倍息化和高度自动化〃,实现数宇化矿山/隧道人员簣理的目标。
为矿山管理人员提供人员逬出限制.考勤作业、监测监控、轨迹图、电子围栏、位董告警等多方面的管理倍息,一旦发生安全事故,可以迅速定位到工作人员最后的精确走位地点及其数量,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雌2.1UWB煤矿定位系统原團矿山人员走位(煤矿走位)管理系统理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,走时对安装的UWB走位基站进行数据巡检和倍息采集,走位基站将自动采集有效识别距离内的UWB标逗的倍息,并根据系统摇令,通过传输网络将相关数据传送至地面中心站。
科技成果——基于UWB定位技术的新型煤矿人员(车辆)定位系统
科技成果——基于UWB定位技术的新型煤矿人员(车辆)定位系统技术开发单位煤科集团沈阳研究院有限公司成果简介UWB定位技术属于无线定位技术,是一种高速、低成本和低功耗新兴无线通信技术,可应用于静止或者移动物体以及人的定位跟踪,能够提供精确的定位。
采用UWB定位技术,可以实现对井下全员实时精确位置监控。
该系统完全兼容已有ZigBee井下人员定位系统(以下称老系统)。
用户可以新、老系统混合使用,以完成系统的快速平滑升级,为用户最大限度地节约投资。
可实现井下人员的重点区域定位和精确定位。
每位下井人员佩带自己唯一的基于UWB定位技术的人员识别卡,此识别卡定时发出位置信息,由分布于巷道中的某一读卡分站接收并通过CAN总线传输到与其相连的读卡分站(或网口分站),再由网口分站通过局域网,经过网络终端、网络服务器等设备传送至地面交换机,直至中心站控制器。
地面系统通过读取此读卡分站上传的RSSI信息对井下作业人员位置进行精确定位。
关键技术1、传输速率高,系统容量大,发射功率低,多径分辨力高,定位精度高;2、采用TDOA、TOF方式实现测距定位,时间同步精度高达50皮秒,有效通信距离空旷无遮挡条件,不小于150米;3、测距精度30厘米、定位精度1米;4、待机时间更长采用了高性能、定功耗CortexM0+的ARM处理器,在保证了性能的同时,大大降低了功耗、输出功率更高、配置更加丰富。
应用情况淮南矿业集团潘北矿,井下重点区域人员定位采用精确定位技术,设备运行稳定,定位准确精度高。
随着定位技术不断发展,煤矿及煤矿监管部门对人员(车辆)要求不断提高,人员(车辆)定位系统在传输速率、系统容量、定位精度等方面的要求必然有更高的要求。
基于UWB定位技术的新型人员(车辆)定位系统,依托UWB超宽带无线电定位技术,通信的带宽至少为500MHz,其传输速率可达1Gbps 以上在短距离应用中,UWB发射机的发射功率低于1mW;同时由于超宽带信号的超宽频带特性,使得UWB系统的距离分辨精度大幅提高,较高的距离分辨精度也使得超宽带系统在完成通信的同时还能实现准确定位、跟踪、定位与通信功能的融合也扩展了超宽带系统的应用范围。
UWB高精度室内定位系统及实现
UWB高精度室内定位系统及实现
UWB(Ultra-Wideband)是一种无线通信技术,可以在较短距离内实
现高精度的室内定位。
与传统无线通信技术相比,UWB具有较高的数据传
输速率、较低的能耗和精确的定位能力。
本文将介绍UWB高精度室内定位
系统及其实现。
首先,UWB高精度室内定位系统由以下三个主要组成部分构成:
1.UWB基站:UWB基站是系统中的核心设备,用于发送和接收UWB信号。
它们通常布置在室内的固定位置,并具有较高的定位精度。
同时,UWB基站可以用于通信和数据传输。
实现UWB高精度室内定位系统的步骤如下:
1.布置基站:根据需求,在室内布置一定数量的UWB基站,通常建议
至少三个基站以实现高精度定位。
6.定位结果展示:将定位结果在室内平面图或其他界面显示,以便用
户了解被定位物体的位置。
在实际应用中
1.室内导航:人们可以利用该系统找到特定的位置,如商场、医院等。
2.室内安防:该系统可以用于监控室内区域,实时定位和跟踪人员和
物体。
3.物流管理:使用该系统可以实现准确的库存管理和货物追踪。
需要注意的是,UWB高精度室内定位系统的实现需要考虑以下因素:
1.系统精度:UWB系统的精度取决于基站的数量和位置,建议在布置
基站时充分考虑室内环境的特点,以实现更高的精度。
2.信号干扰:UWB系统的定位精度容易受到室内环境的干扰,如墙壁、障碍物等。
在系统设计和布置基站时需要避免干扰源。
基于UWB的矿井人员精准定位技术
基于UWB的矿井人员精准定位技术LIU Shisen【摘要】A design and implementation scheme of mine personnel precise positioning system based on UWB technology was proposed. The principle of SDS -TWR ranging algorithm is analyzed. Combining with the one -dimensional linear space characteristics of mine roadway, the system uses a single card reader to achieve precise positioning and direction discrimination, and uses time division multiplexing technology to solve the wireless signal collision problem and the method ensures the positioning success rate and improves the positioning accuracy. The experimental results show that the positioning accuracy of the system is less than 0.3 meter and the effective coverage reaches 300 meters, which meets the actual needs of mining.%提出了一种基于UWB技术的矿井人员精准定位系统的设计与实现方案.分析了SDS-TWR测距算法原理,结合矿井巷道一维线性空间特征,采用单个读卡器实现精准定位和方向判别,并且采用时分复用技术解决无线信号碰撞问题,保证了定位成功率,提高了定位精度.试验结果表明:该系统定位精度达到了0.3 m以内,有效覆盖范围达到300 m,满足矿用实际需求.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)006【总页数】3页(P118-120)【关键词】矿井人员定位系统;UWB;SDS-TWR;读卡器;时分复用【作者】LIU Shisen【作者单位】China Coal Technology and Engineering Group Chongqing Research Institute, Chongqing 400039, China;State Key Laboratory of Gas Disaster Monitoring and Emergency Technology, Chongqing 400037, China【正文语种】中文【中图分类】TD676及时准确掌握矿工在井下的具体位置在矿井生产方面发挥着重要的作用[1-2]。
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
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UWB定位的实时人员安全管理系统介绍
基于UWB定位的实时人员安全管理系统介绍随着科技的快速发展,定位技术在各个领域的应用越来越广泛。
UWB (Ultra-WideBand)超宽带定位技术是一种基于无线通信的定位技术,具有高精度、高可靠性和高实时性等特点。
基于UWB定位的实时人员安全管理系统可以有效地对人员进行定位和管理,提高人员的安全性和管理效率。
UWB定位终端是系统的核心设备,可以通过无线通信与基站进行通信,并获取基站发送的定位信号,实现自身的定位功能。
UWB定位终端可以通过携带在身上的方式,如佩戴在腕带、胸卡等设备上。
通过UWB定位终端的定位功能,系统可以实时获取人员的位置信息,并将其传输到基站进行处理。
基站是系统的重要组成部分,主要负责接收和处理UWB定位终端发送的定位信号。
基站可以通过多个天线接收UWB传输的信号,并利用信号强度、到达时间差等信息进行定位计算。
基站还可以通过无线网络将定位数据传输到服务器进行进一步处理和管理。
服务器是系统的核心处理中心,负责接收和处理基站发送的定位数据,并将其存储到数据库中。
服务器上运行的数据处理和管理平台可以对定位数据进行实时监控和分析,提供多样化的数据展示和查询功能。
管理员可以通过数据处理和管理平台实时查看人员的位置信息,对人员进行监控和管理。
同时,系统还可以设置安全区域和安全路线,一旦人员越界或发生异常情况,系统可以发出警报并及时通知相关人员。
基于UWB定位的实时人员安全管理系统具有多重优势。
首先,UWB定位技术具有高精度和高可靠性,可以实现对人员位置的精确定位。
其次,UWB定位系统具有高实时性,可以实时监控人员的位置信息,及时发现异常情况。
第三,UWB定位终端小巧便携,可以随身携带,方便实际操作。
基于UWB定位的实时人员安全管理系统适用于各种场景,如工地、危险区域、医院等。
例如,在工地中,管理员可以通过系统实时了解工人的位置信息和工作状态,及时发现并处理安全隐患。
在医院中,可以通过系统对患者的位置进行监控和管理,提高患者的安全性和护理质量。
UWB定位技术在矿井中的应用
UWB 定位技术在矿井中的应用随着科技的发展,无线通信技术与定位技术的结合已成为了各行业的一个趋势。
在矿井安全方面,实现人员定位和设备监测变得越来越重要。
传统的定位技术往往存在着信号遮挡、精度低等问题,而UWB 技术可以克服这些障碍,成为了矿井安全定位技术的首选之一。
一、UWB 概述Ultra-wideband(UWB)技术是一种将带宽超过500MHz 的窄脉冲信号传输形式的通信技术。
其信号的频带宽度远远超过了其中心频率,并且这种宽带信号可以穿透混凝土和其他障碍物,达到小错误率和低功耗通信的目的。
UWB 技术的优点有很多,包括高精度定位、抗多径传播的能力、数据传输速度快等等,这使得这项技术逐渐应用到工业、医疗、汽车等一系列领域中。
二、在矿井中的应用1.人员定位一般来说,在矿山工作中会很危险,所以确保工人的安全是一个非常重要的问题。
通过UWB 定位技术,矿工的位置可以通过无线传输到控制中心,这样就可以对危险环境进行实时监测和感知,确保了矿工的安全。
此外,如果发生事故,通知的响应将更快,救援行动将更迅速地展开,从而减少伤害和损失。
2.设备监测在矿山生产中,一些设备的运行状态也需要实时监测,以确保其正常工作和安全性。
UWB 技术可以给设备安装定位标签,精准记录设备的位置和运行时间。
这种信息可以被传输到控制中心,对设备进行远程监控、故障排查和预防性维护。
3.空气质量检测矿井的空气质量对矿工的生命安全有很大的影响。
UWB 技术可以用于检测存在于矿井中的有毒物质,这可以迅速地发现危险并及时采取措施处理。
这种监测还可以向控制中心传输大气成分的数据,提供实时的状态报告。
三、UWB 技术在矿井中的优点1.精度高UWB 技术可以实现厘米级的定位精度,比传统的Wi-Fi 和蓝牙技术更为准确。
2.比较稳定UWB 技术不会因为连通障碍物而降低精度,甚至可以穿透混凝土等堵塞物质,保证了在矿山复杂环境中确实的跟踪和监控。
3.抗干扰能力强UWB 技术使用的频段比较宽,其噪声容量比较大,同时其码长比较长,可以降低由频偏和相参混混引起的误差,这使其具有很好的抗干扰能力,能够在矿井中减少外部干扰的影响。
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。
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。
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基于 UWB 的人员精确定位系统解决方案2019 年12 月一、系统介绍“矿山安全避险六大系统”中人员定位系统解决方案是人员的硬件设备和配套软件平台,其主要特点是将目前国际上最先进的UWB定位技术及数据采集、无线通讯功能集成到同一个分站设备中,实现了人员定位、通讯联络两网合一,同时通过光纤统一传输至数据中心,后台软件将所有数据分别解析成各个系统能识别的数据并由各个子系统呈现,实现矿山井下高精度定位、无线网络覆盖,为监管单位及企业了解、管理和调度井下的人员、设备及资源提供了可视化操作界面、强大的数据支撑、分析管理和预警处理平台。
为加强日常生产调度、安全监管与应急救援等,保证矿井安全生产和提高工作效率,煤矿井下应安装一套人员定位管理系统。
以实时了解井下作业人员的流动情况、了解当前井下人员的准确数量及分布情况。
另外,作为矿井人员考勤系统,统计与考核下井人员的出勤情况,并能生成相关报表,供管理使用。
1.1、定位技术发展历程定位技术用于获取点空间信息或监测其变化,并辅助地理信息系统用于空间数据的显示、分析和处理。
定位技术应用于矿山行业已经经历了 3 次重大的发展,分别如下:1)基于 RFID 的考勤技术:该项定位技术在工矿行业早期市场占有率较大,但受技术体制的限制,仅仅能实现特定区域的“出入”考勤功能。
2)基于 ZigBee/Wi-Fi 场强式的区域定位技术:该项定位技术能实现一定范围及一定精度的定位,但因为无线射频信号的场强大小易受环境、巷道条件、遮挡以及设备的一致性等因素影响,造成了分站接收的标识卡场强值误差较大,所以定位精度较差,实际使用效果一般。
3)基于 UWB 的飞行时间的精确定位技术:采用基于时间测量机制的定位算法,测量精度将达到 1cm,而实际使用中,由于前端多路径到达波检测、时间偏差等原因影响,误差可以控制在 20cm 左右;在测量距离上,只要信号到达,就可以利用信号测距,考虑井下设备发射功耗限制,一般覆盖半径设计为 200m 左右。
1.2、UWB 精确定位技术原理1)UWB 是什么?UWB,就是 Ultra Wideband,超宽带技术。
它源于 20 世纪 60 年代兴起的脉冲通信技术。
UWB 不同于传统的通信技术,它通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来实现无线传输的。
由于脉冲时间宽度极短,因此可以实现频谱上的超宽带:使用的带宽在 500MHz 以上。
超宽带系统与传统的窄带系统相比,具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。
因此,超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航,且能提供十分精确的定位精度。
2)UWB 的测距原理无线定位测量方法是指分析接收到的无线电波信号的特征参数,然后根据特定算法计算被测对象的位置(二维/三维坐标:经度、纬度、高度)。
常用的室内无线定位测量方法如下:基于 AOA(Angle of Arriva,到达角度定位)的定位算法;基于 TOA(Time of Arriva,到达时间定位)的定位算法;基于 TDOA(Time Difference of Arriva,到达时间差定位)的定位算法;基于 RSS(Received Signal Strength,接收信号强度定位)的定位算法。
基于 TW-TOF(two way-time of flight,双向飞行时间)的定位算法。
1.3、基于 UWB 的精确定位系统是我公司的新一代定位技术架构,采用以宽带、高速的以太网为传输通道,并将常用的矿山硬件接口集成设计为功能化模块,辅以网络管理、在线编程和远程控制方式进行统一的设备监测、网络传输和自动控制应用。
在此架构上的人员精确定位系统选用 UWB 定位技术,采用 TW-TOF 定位算法,实时计算出人员位置信息,结合二维 GIS 的展现,实现目标的精确定位(精度可达20cm)、实时人员监控、轨迹跟踪、求救报警、紧急撤离、考勤管理等功能。
图 1 定位系统应用场景示意1.4、设计标准及规范《煤矿安全规程》最新版《GB3836-2000 爆炸性气体环境用防爆电气设备标准》《AQ6210-2007 煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件》《AQ1048-2007 煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》《煤矿监控系统总体设计规范》《煤矿监控系统中心站软件开发规范》《矿用分站》(MT/T 1005)《矿用信息传输接口》(MT/T 1007)《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT209-90《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法》MT210-1990《煤矿用信息传输装置》MT/T899-20001.5、精确定位系统价值1)让调度指挥中心能真正及时动态掌握井下人员和设备的分布及作业情况,进行精确人员定位,进一步提高人员定位系统的先进性和技术进步程度。
2)发生紧急状况时,就算造成通讯中断,也能知道每个人的通讯中断时的具体真实位置;为矿井的各类应急救援提供有力的技术辅助保障。
3)能真正反映出人员的活动状况,为建设大型二三维一体化矿山服务平台打下良好的基础。
4)对于未来基于井下人员位置的地理信息精细化服务系统建设,提供基础技术支撑。
二、系统设计井下精确人员定位系统采用飞行时间运算技术(TOF)、数据处理技术和 GIS 地理信息系统、GUI 图形等技术手段,主要用来及时、准确地将井下各区域人员、机车的动态情况反映到地面计算机系统,使管理人员能从地面调度中心实时统计井下人员、机车数量和分布情况,随时掌握下井人员、机车的分布和运动轨迹,便于进行更加合理的调度管理。
2.1、系统设计系统设计遵循物联网架构设计,分为感知层、网络层、应用层。
1)感知层主要实现定位卡的信息采集,由定位分站和定位卡组成。
2)网络层网络层将汇聚的终端设备信息由工业以太网进行网络传输和数据交互,根据现场业务应用特点选用百兆/千兆、五类线/光纤等。
主要由防爆交换机、综合通信分站及地面交换机组成。
3)应用层采用第三代 UWB 飞行时间运算技术(TOF)、数据处理技术和 GIS 地理信息系统、GUI 图形等技术手段,主要用来及时、准确地将矿井各区域人员的动态情况反映到调度中心,使管理人员能从调度中心实时统计作业人员数量和分布情况,随时掌握人员的分布和运动轨迹,便于进行更加合理的生产调度和安全管理。
图 2 人员定位系统设计示意图2.2、系统组成1)地面机房部署安装定位服务器和管理工作站,通过机房交换机与井下传输平台相连。
其中服务器要具备双机热备功能,切换时间不大于 30s。
2)在井筒(或斜井)出入口位置安装刷卡装置和虹膜考勤机(或人脸识别、指纹考勤等)实现人员出入井的身份认证和唯一性考勤管理。
井口考勤区域还应安装 LED 屏,主要实现入井人员信息实时显示功能,选用单红 LED 屏。
3)根据矿山设计巷道情况安装定位分站及综合通信分站,实现井下主要行人巷道、重点硐室及工作面等位置的定位信号全覆盖。
为下井人员配发矿用人员标识卡,并与人员身份信息和生理特征信息绑定。
2.3、精确定位算法设计精确定位算法包括两大部分:底层硬件的定位算法与上层软件对定位数据的处理与展现。
1)底层采用 TOF 定位原理TOF(Time Of Flight)通过测量定位标识卡到基站之间无线信号的传播延迟时间 Tprop,再根据电磁波在空气中传播的速度 c,通过计算传播延迟时间Tprop 乘以电磁波在空气中传播的速度 c,得出定位识别卡到基站的距离。
在 TOF 测距时,基站向定位卡发起定位,定位过程如下图所示:图 3 精确定位过程示意图A 节点(定位基站)测量从发出数据包到接收B 节点(定位卡、定位标签)确认时间记为 TROUND,A;B 节点测量从收到 A 节点数据包到 B 节点回应确认消息的时间,记为 TREPLAY,B。
数据包在飞行中度过的往返时间,记为 TROUND,AB。
则信息在空中飞行时间Tprop 等于TROUND,AB 往返时间的一般,即下面公式所示:Tprop = 0.5 × TROUND,AB= 0.5 ×(TROUND,A-TREPLAY,B)当计算出Tprop 后,根据D= T c 可以计算出定位卡到基站之间的距离。
( T 即Tprop,c 代表光速,为3.0×108 MS-1 )2)上层应用软件对定位数据的处理与展现。
对于井下巷道的精确定位(可看成是一维系统),两两配对的定位基站作为基本拓扑单元完成测距和方位判别。
一个完整的井下巷道精确定位需求,需要几十甚至上百的定位基站方可以完成信号覆盖,实现全局或重点区域局部连续的精确定位。
a)数据预处理:对井下的环境,TOF 定位算法可能产生折射、绕射等情况,所以对定位数据进行预处理,剔除失真、错误的数据。
系统利用历史数据,考虑人员、机车行走速度等限制,引入滤波、限幅的处理方法,使定位数据接近真实值,确保定位精度达到要求。
b)拓扑关系:定义每个定位分站是定位网络的拓扑节点,采用节点间连通性属性描述网络拓扑,并建立节点相邻关系表信息。
根据节点相邻关系表,能够获取到分站的配对关系和数量,完成对目标标识卡的距离和方位判别。
c)标量化拓扑测距判别模型需要做的就是将标识卡对应的距离和方位信息传递给矢量化几何地理匹配计算模型,进行与巷道空间坐标对应的真实位置计算和显示。
标量化拓扑测距判别模型中的网络拓扑描述信息可以有多种原始输入方式。
工程上最简单的做法,可以从分站之间的间隔距离定义关系中自动转换获得,从而使得应用系统具有智能学习能力,降低工程部署的技术条件和要求。
2.4、基于 GIS 的人员定位系统设计地理信息系统(GIS),对整个或部分矿区地面及井下巷道空间的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
应用于人员定位系统主要包括二维和三维两种。
其中,二维 GIS 多半由矿山 CAD 地图转换而来,直观呈现矿山巷道的二维信息。
人员定位系统以此为“底图”,在其上展现分站、人员及其他设备信息,并动态显示人员分布和历史轨迹情况。
三维 GIS 需要根据矿山实际情况进行建模,包括地面和井下两部分,并结合掘进、采矿、运输、通风、供电及供排水等生产情况辅以数据采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述。
三维 GIS 是一个独立的系统,人员定位系统作为一个特定数据结合到三维 GIS 系统应用中。
矿山根据实际情况进行选择建设二维或三维 GIS。
2.5、入井唯一性检测及考勤方案入井唯一性检测及考勤方案主要是通过将出入井虹膜识别数据与定位系统标识卡数据进行无缝对接及联动处理,实现入井唯一性监检测及考勤功能,避免一人多卡、不带卡下井等现象发生。