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深度分析:高精度定位服务的重要性以及价值

作者:EHIGH
日期:2019-01-02 16:55:40
摘要:从移动互联到物联网,位置是一个基础的不可或缺的信息,但是从精细化的行业应用需求来说,只有更高精度的定位信息才能带来更高的价值,人们可以更加精确地知道事物所处的位置,知道人员具体位置在哪儿,更好的管理企业、人员或物资。比如说保障隧道施工人员人身安全,协助监狱搭建全局化、可视化的监管平台;提高石油化工行业安全保障效率;助力建筑工地智慧管理升级等等。 而以上行业在定位方案的超高定位精度、大容量、低延迟、高刷新率这几个指标上都具有很高的要求。

  从移动互联到物联网,位置是一个基础的不可或缺的信息,但是从精细化的行业应用需求来说,只有更高精度的定位信息才能带来更高的价值,人们可以更加精确地知道事物所处的位置,知道人员具体位置在哪儿,更好的管理企业、人员或物资。比如说保障隧道施工人员人身安全,协助监狱搭建全局化、可视化的监管平台;提高石油化工行业安全保障效率;助力建筑工地智慧管理升级等等。

  而以上行业在定位方案的超高定位精度、大容量、低延迟、高刷新率这几个指标上都具有很高的要求。

  定位 技术大比拼,UWB 高精度 定位技术独占鳌头

  WiFi定位技术(功耗高,稳定性差)

  目前WiFi是相对成熟且应用较多的技术,这几年有不少公司投入到了这个领域。WiFi室内定位技术主要有两种。

  一种是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度,通过差分算法,来比较精准地对人和车辆的进行三角定位。另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度,通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库,来确定位置(“指纹”定位)。

  目前,它应用于小范围的室内定位,成本较低,但很容易受到其他信号干扰,从而影响定位精度,精度不高,而且定位器的能耗较高。特别的,数据采集受环境影响比较大,尤其对于人员定位,由于环境变化较大,定位漂移现象尤其严重。

  蓝牙技术(精度低,功耗高)

  蓝牙信标技术目前部署的也比较多,也是相对比较成熟的技术。蓝牙跟WiFi的区别不是太大,精度会比WiFi稍微高一点(3-5m)。

  蓝牙定位采用基于蓝牙的三角定位技术,除了使用手机的蓝牙模块外,还需部署蓝牙信标,最高可以达到亚米级定位精度,但缺点是需要布置的信标太多。

  蓝牙定位技术最大的优点是设备体积小、短距离、低功耗,容易集成在手机等移动设备中。只要设备的蓝牙功能开启,就能够对其进行定位。蓝牙传输不受视距的影响,但对于复杂的空间环境,蓝牙系统的稳定性稍差,抗遮挡能力有待改善,且受噪声信号干扰大。

  RFID定位技术(精度低,稳定性差)

  RFID定位的基本原理是,通过一组固定的阅读器读取目标RFID标签的特征信息(如身份ID、接收信号强度等),同样可以采用近邻法、多边定位法、接收信号强度等方法确定标签所在位置。

  射频识别室内定位技术作用距离从几厘米到十几米,RFID 用于人员定位的典型应用来自人员考勤系统的拓展,主要进行人员是否存在于某个区域的辨识,不能做到实时跟踪,并且定位应用还没有标准的网络体系,因此,不适用于大型设备的巡检,人员安全的确认等用途。

  UWB高精度定位技术(厘米级高精度定位,抗干扰能力强)

  UWB定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点,与新加入的盲节点进行通讯,并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。

  UWB定位(超宽带)脉冲信号,由多个传感器采用TDOA和AOA定位算法对标签位置进行分析,多径分辨能力强、精度高,定位精度可达亚米级。

  超宽带通信不需要使用传统通信体制中的载波,而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据,因此具有GHz量级的带宽。由于UWB定位技术具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、抗干扰能力强、厘米级超高定位精度等优点,前景相当广阔。

  要评价一项定位技术如何,可以从高精度、大容量、抗遮挡、低延迟、高刷新率、低功耗等几个维度进行评价。

  通过对比各维度的性能指标,发现目前的定位技术精度方面UWB高精度定位技术居于领先,能够得出更优化的行业应用方案。当然,UWB技术基本性能虽然优越,但事实上,具体到应用,需要进行多项技术优化,包括底层定位数据清洗、定位引擎算法优化、同步技术优化处理等,所以可以发现同样是UWB技术,根据不同公司使用的技术手段或算法不同,其性能会差别很大。

恒高科技高精度定位

  例如恒高科技就凭借国内顶尖的电子科大研发团队,依托在移动通信,雷达,微波电路,云计算与大数据处理等专业领域的多年积累,在全球定位芯片巨头decawave高精度定位芯片的基础上,进行软硬结合,研发出了精度更高(±10cm)、容量更大、延迟率更低的UWB高精度定位技术。除了进行UWB技术开发之外,还产业化了恒迹高精度定位无线电产品、恒影人工智能视觉产品以及恒高位置物联网平台,实现与更多的企业合作,一起推动高精度定位产业的发展与成熟。

  UWB定位技术:厘米级 高精度定位原理深度解读

  UWB高精度定位技术原理:

  普通的定位系统能够达到的定位精度仅能达到米级,是什么技术能够让定位系统达到厘米级的精度呢?以恒高科技自主研发的高精度定位系统来说,目前可运用UWB定位技术,结合高精度设备,将精度提升至厘米级。

uwb高精度定位原理

  从UWB定位技术原理来说。UWB是一种新型的无线通信技术,根据美国联邦通信委员会的规范,UWB的工作频带为3.1~10.6GHz,系统-10dB带宽与系统中心频率之比大于20%或系统带宽至少为500MHz。UWB信号的发生可通过发射时间极短(如2ns)的窄脉冲(如二次高斯脉冲)通过微分或混频等上变频方式调制到UWB工作频段实现。

  UWB定位的主要优势有,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、不会对同一环境下的其他设备产生干扰、穿透性较强(能在穿透一堵砖墙的环境进行定位),具有很高的定位准确度和定位精度。

  UWB高精度定位技术优势:

  UWB是一种高速、低成本和低功耗新兴无线通信技术。UWB信号是带宽大于500MHz或基带带宽和载波频率的比值大于0.2的脉冲信号(UWBWG,2001),具有很宽的频带范围,FCC规定UWB的频带从3.1GHz~10.6GHz,并限制信号的发射功率在-41dBm以下。

  由此可见,UWB聚焦在两个领域的应用上,一是符合IEEE802.15.3a标准的短距离高速数据通信,即无线无延迟地传播大量多媒体数据,速率要达到1OOMbit/s-500Mbit/s;另一个是符合IEEE802.15.4a的低速低功率传输,用于室内精确定位,例如工地施工人员的位置发现、化工厂危险源检测、监狱服刑犯人危险行为预测、机器人运动跟踪等。

  UWB信号的特点说明它在定位上具有低成本、抗多径干扰、穿透能力强的优势,所以可以应用于静止或者移动物体以及人的定位跟踪,能提供十分精确的定位精度。

  UWB定位技术产业规模化后,“高精度、低成本”定位方案指日可待

  随着时代的发展,人们生产生活质量的提升,对于定位的需求已经不仅仅只是粗略的轨迹、导航,在万物互联的时代,高精度定位正在成为刚需。

  但是,一直以来,定位技术的精度与其成本是一对矛盾体,成本太高,大部分的应用只能望而却步,而低成本的方案,定位的精度则差强人意。

  从市场需求来说,定位的精度是越高越好,因此UWB定位技术成了高精度定位应用的宠儿。随着UWB高精度定位技术在生态链各环节的深入应用与合作,必将带来高精度市场应用的爆发效果,实现高精度无处不在的社会效益,其成本也在产业规模化之后逐渐地降低,“高精度、低成本”的定位方案指日可待。

  此外,在恒高科技的产品设计之中,基站通过无线与通信基站传输数据,不需要铺设线缆,既节省了安装的硬件成本,又节省安装的时间成本。不仅如此,在日常运行成本上,恒高科技形成了一套自组网、自维护的产品设计,有效的将维护费用降低,优化投入成本。

  励志进一步推动主动定位解决方案的落地,打造更多更优质的行业标杆应用案例。

高精度定位应用案例

   分析:高精度 定位 服务的重要性以及价值

  隧道:

  通过在隧道内的工作台车、防水台车、二衬台车上部署高精度定位基站,以及为施工人员佩戴定位标签的方式,来实现对人员、车辆或施工机械(挖掘机、装载机)的精确位置定位。

  根据隧道施工行业需求,隧道人员高精度定位系统还能实现全天候考勤,对施工人员实时自动(位置)跟踪,结合摄像头可进行无卡检测,全面掌握施工人员在隧道的活动轨迹、位置分布,并且可实现紧急情况下的双向报警。最重要的是,当遇到隧道突发事故,可以迅速找到被困人员的位置信息,保障人员安全的同时,有效提升管理效率。

高精度隧道人员定位

  司法监狱:

  通过在监狱、看守所、办案中心部署一定数量的定位基站,以及为犯人与狱警佩戴标签卡的形式,来实时获取监狱犯人及狱警的精确位置。

  根据公安司法/监狱行业需求,恒高监狱人员高精度定位系统还可支持全天候点名;对犯人进行24小时位置监控、轨迹跟踪;防拆定位手环可实时监测在押人员的生命体征;同时具有电子围栏和视频联动功能,在关键出入口及周界布置禁入边界,在押人员靠近或非法进入即主动告警,降低监管执法的风险使监管工作智能化,提升立体防控能力,快速响应突发事件。

高精度监狱人员定位

  石油化工:

  通过在化工厂区域内部署一定数量的定位基站,以及为工人、车辆、资产佩戴定位标签卡的形式,来实现实时定位。

  化工厂人员高精度定位系统集风险管控、视频联动、历史轨迹回放、人员管理、电子围栏、各种行为监控、应急救援等功能为一体,可进行安全区域管控、人员在岗监控、车辆实时轨迹监控。 实现了化工精细化安全管理和生产过程管控,进一步提高生产效率,维护生产秩序的安全,同时也实现了化工企业安全管理和生产效率的提高。

化工厂高精度定位

  上述仅仅列举了一部分高精度定位技术应用行业,不难看出高精度定位给使用者带来最大的好处是使信息管理更加精确。由此,高精度定位位置服务的重要性及价值显而易见:提供更精确的时间信息和空间信息,提升用户体验,保障各行各业人员财产安全,提升企业生产运作效率,推进信息社会的发展。

  作为一家UWB高精度定位技术供应商,恒高科技EHIGH提供从高精度定位设备、高精度定位软件到高精度定位解决方案一系列的产品,目前已经生产并应用超过100万台定位设备,广泛应用于石油化工、司法监狱、智慧施工、电力工程等,为这些行业的高精度定位服务提供了保障。