uwb室内定位技术在隧道人员定位中的应用
什么是uwb室内定位技术？
简而言之就是采用uwb定位技术提供室内位置定位服务的，一是室内导航，二是在室内环境下对人员或物资进行定位，寻找起来比较方便，当然还有引申出来的其他用途，电子围栏、一键求救、轨迹回放等等。
本文主要讲解uwb室内定位技术在隧道人员定位中的应用
由于恒高科技uwb室内定位的室外基站外壳符合隧道的高粉尘、高湿环境；基站间全部无线同步，无需复杂部署，省去安装成本等优势，通过实地项目检验，得到了诸多隧道定位项目的一致好评。
1.UWB室内定位实时显示：从隧道人员定位的角度来讲，可实现全厂区的人员精准定位显示
通过平面、立体和列表三种视图方式实时显示定位区域内不同类型人员（标签）的实时位置，方便监管人员随时了解定位区域内不同类型人员（标签）的实时状态，可以分区域统计人数。
uwb室内定位系统可随时查看作业人员的位置、分布区域、运动路线、工作时长等信息，有助于优化其作业流程，一旦发生事故可依据定位快速疏导，保障高危区域人员安全。
2.UWB室内定位时刻考勤：携卡人员出入洞时刻考勤，结合LED广播形式直观查看考勤数据
软件可自动生成某个时间段的考勤报表，记录原始进出洞时间，通过姓名和卡号、工号可以进行查询、导出个人的考勤记录。也可以通过定位区域内人员工种类型、部门类型等查询、导出团体的考勤记录。通过LED广播形式的方式直观查看出勤率、管理人员、管理单位以及各个班组的出勤人数。
3.UWB室内定位之定位基站：室外基站“定制化”，适应隧道高粉尘、高湿环境隧道施工环境一般都是高粉尘、高湿环境，一般基站几乎无法适应，所以很多传统定位方案无法满足隧道人员定位管理的要求。
而基于uwb的室内定位基站能够实现IP67级防护，可以在实现在高湿、高粉尘环境工作，拥有防爆、耐腐蚀能力，支持低温工作，无惧恶劣化工环境。
另外恒高科技uwb室内定位基站剑全部实现无线同步，不需要在隧道施工区域布线或是走网，大大减少部署难度及施工成本，较传统定位方案，部署速度得到了大幅提升，能够显著降低项目成本。
因此，当前的UWB隧道人员定位方案已在多家隧道施工地得到实地部署。
不管室内定位技术如何变更，隧道施工区域的安全管理始终是重中之重，人员及生产安全是提升企业效益的根本。
基站成本过高、部署成本过高（基站间的同步线缆），以上两种成本问题，是导致施工隧道定位无法全线铺开的重要原因。
而恒高科技基于uwb室内定位的隧道人员定位解决方案，不仅大大减少了基站部署投入成本，且已有实际落地的隧道施工项目。最重要相比同行，我司的定位基站价格性价比更高。
必将大大减少事故隐患，在事故发生时实现快速救援，减少损失，促进厂区安全生产及管理效率的提升。
室内定位技术调研 随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，GPS和北斗导航定位系统在室内都很难定位，原因是定位系统星座发射的微波信号过于微弱，并且频率很高，即要沿着直线传播，且难以穿过墙壁，所以在室内就收不到信号了。只有在室外，天空中没有什么阻挡时可以接受。 图1 室内定位的方式 因此，专家学者提出了许多室内定位技术解决方案，如A-GPS定位技术、超声波定位技术、蓝牙技术、红外线技术、射频识别技术、超宽带技术、无线局域网络、光跟踪定位技术，以及图像分析、信标定位、计算机视觉定位技术等等。这些室内定位技术从总体上可归纳为几类，即GNSS技术（如伪卫星等），无线定位技术（无线通信信号、射频无线标签、超声波、光跟踪、无线传感器定位技
术等），其它定位技术（计算机视觉、航位推算等），以及GNSS和无线定位组合的定位技术（A-GPS或A-GNSS）。除了以上提及的定位技术，还有基于计算机视觉、光跟踪定位、基于图像分析、磁场以及信标定位等。此外，还有基于图像分析的定位技术、信标定位、三角定位等。目前很多技术还处于研究试验阶段，如基于磁场压力感应进行定位的技术。如图1所示，能够满足米级定位精度的定位技术，从规模上推广角度来看由易到难，依次为 Wi-Fi、LED、RFID、ZiBee、超声波、蓝牙、计算机视觉、激光、超宽带等。实现室内定位技术上可以采取以下一种或多种混合：北斗定位、基站定位、wifi定位、IP定位、RFID/二维码等标签识别定位、蓝牙定位、声波定位、场景识别定位. Wi-Fi定位 Wi-Fi定位相比于北斗、GPS、基站定位方式的优势在于室内定位精度高。由于Wi-Fi热点廉价、布设容易，很容易通过增加Wi-Fi热点来提高室内定位精度。若用于LBS，Wi-Fi定位可作为一定室内区域（如博物馆内部、校园内各建筑内部）的定位手段，而在室外仍用北斗定位等方式。当前比较流行的Wi-Fi 定位是无线局域网络系列标准之IEEE802.11的一种定位解决方案。该系统采用经验测试和信号传播模型相结合的方式，易于安装，需要很少基站，能采用相同的底层无线网络结构，系统总精度高。Wi-Fi绘图的精确度大约在1米至20米的范围内，总体而言，它比蜂窝网络三角测量定位方法更精确。但是，如果定位的测算仅仅依赖于哪个Wi-Fi的接入点最近，而不是依赖于合成的信号强度图，那么在楼层定位上很容易出错。目前，它应用于小范围的室内定位，成本较低。但无论是用于室内还是室外定位，Wi-Fi收发器都只能覆盖半径90米以内的区域，而且很容易受到其他信号的干扰，从而影响其精度，定位器的能耗也较高。利用 Wi-Fi 可以覆盖一个十万平米的商场,费用几十万元，在这个商场中不仅可以做到米级的定位，还可以满足上网需求（在商场中用户的需求中，上网的需求远远大于室内定位导航的需求）。Wi-Fi 定位并不是不能做亚米级乃至分米级的定位，英国的研究机构就用 Wi-Fi 技术来探测墙后恐怖分子的肢体活动，当然这个成本目前也不是大众消费市场所能负担的。Wi-Fi需要60～140m配置基站继续覆盖。
室内定位应用及解决方案详解 一、什么是室内定位？如何实现室内位置定位？ 在室内环境无法使用卫星定位时，使用室内定位技术作为卫星定位的辅助定位，解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题。最终定位物体当前所处的位置。 室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在 室内空间中的位置监控。 二、做室内定位比较好的公司有哪些？ 近几年做室内定位的创业公司比较多，怎么选择做室内定位比较好的公司？要看该企业是否能够做到满足室内定位用户需求，同时优化成本也是至关重要的一个方面。 例如恒高科技提出从方案设计、安装、运维三方面来优化产品成本投入。 1.方案设计 方案设计的目标是针对不同应用场景设计产品，降低成本投入。能想象到，水电站、化工厂中的室内定位技术部署方式和博物馆、自动驾驶中的部署方式一 定有区别，如果设计方案不适合所应用场景，必然将影响研发、生产等一系列环节，增加时间或人才投入，进而增加成本投入。 当然，并不是说不同应用场景的部署方式一定不同。对于做室内定位服务方案的企业来说，要做的便是归纳用户实际需要，找到共性之后将用户需求分门别类，从而快速完成方案设计。
谈到用户需求的分类方法，按照定位制式可分为两类：跟踪定位（被动定位）和导航定位（主动定位）；按照TDOA定位方法也可分两类：下行TDOA和上行TDOA 两者在定位标签容量、定位动态、定位标签功耗、定位基站功耗方面各有优势，如下图所示。 下IfTPOA与上行TPOA定位方法对比 宦位标签容量 F 行TDOA>上行eoA 定位动态下行TPOA<上行TPOA 定位标签功耗下行丁DOA>上行TPOA 方仿总站功择T 行丁DQA卜irTDHA 以上四种方式自由组合，即能应用在不同场景之中。例如建筑工地、火电厂、水电站、化工厂等通常需要跟踪、导航定位兼得，上/下行TDOA兼得；监狱、港口码头、养老院/疗养院等只需跟踪室内定位与上行TDOA而机器人、无人机、自动驾驶汽车、景区导航等只需导航室内定位与下行TDO A总的来说，方案设 计必须依据应用场景与用户需求来定，不可改变。 2.安装
uwb,解决方案 篇一：机器人室内定位解决方案 通过在室内或者室外布设一定数量的UWB定位基站，机器人携带定位标签，最终实现机器人的精准定位导航。 UWB室内定位技术,可以提供最优达2厘米级、一般情况下10厘米以下定位精度， 系统定位微基站支持多定位单元扩展，定位微标签支持刷 新率在线调整功能。系统基于先进的基于无线超窄脉冲波的无线定位原理，抗干扰能力强，系统性能稳定可靠，架设简单，维护方便，适合工业应用。 1：无线超窄脉冲定位技术特点 传统的无线定位系统使用WiFi、蓝牙及Zigbee等技术，基于接收信号强度法（RSSI）来对标签位置进行粗略估计，定位精度低，且容易受到干扰，定位稳定性难以适应室内应用的要求。UWB基于超窄脉冲技术的无线定位技术，从根本上解决了这一问题。 无线超窄脉冲电磁波，使用脉冲宽度为ns级的无线脉冲信号作为定位载波，是无线定位领域的定位精度最高，性能最为稳定的技术。在频域上，由于其占用的频带较宽（也被称为超宽带技术，UWB技术），且无线功率密度较低，对于其他的无线设备来说相当于噪声信号，不会对其造成干扰，
也加强了自身的抗干扰性。无线定位系统基于超窄脉冲技术，成为国内领先的高精度无线定位产品。 2：定位原理 无线定位系统使用先进的超窄脉冲精确测量飞行时间技术，实现了底层的精确测距/计时；结合位置解算算法，实现了上层的精确定位。其基本原理如下图所示。 基站位置为已知,标签发出无线脉冲,到达每个基站的时间再乘以光速,从而得到标签到每个基站的距离,再通过算法最终就可以得到标签的位置. 3：定位系统构成 无线定位系统的系统架构如下图所示。系统主要包括定位基站、定位标签、定位解算服务器、定位解算引擎及POE 交换机、网线等网络设备构成。 4：基站布置方法 根据实际需要,可以实现三维定位,二维定位,一维定位和存在性检测,基站根据需要一般布设为正方形,每隔50-200米之间布设一个,原则就是保证需要定位的对象在同一时间发出的脉冲能够被任意三个基站接收到,从而才能确定定位标签的位置. 另外不能让基站和标签之间有物体遮挡, 避免标签发出的信号不能被基 站接收到.
室内定位——UWB测距及定位原理 我们都知道卫星信号在室内会被严重的影响，从而导致GPS或是北斗无法发定位。所以在室内定位主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。除通讯网络的蜂窝定位技术外，常见的室内无线定位技术还有：Wi-Fi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID、ZigBee和超声波，今天我们来谈谈UWB-Ultra Wideband(超宽带)定位原理。 UWB是什么？ 超宽带技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术。它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，从而具有GHz量级的带宽。 UWB与传统的窄带系统相比有什么区别？ 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。 UWB的测距原理 双向飞行时间法（TW-TOF,two way-time of flight）每个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Ta1发射请求性质的脉冲信号，模块B在Tb2时刻发射一个响应性质的信号，被模块A在自己的时间戳Ta2时刻接收。有次可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间，从而确定飞行距离S。 S=Cx[(Ta2-Ta1)-(Tb2-Tb1)](C为光速) TOF测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机（Transceiver）之间飞行时间来测量节点间的距离。因为在视距视线环境下，基于TOF测距方法是随距离呈线性关系，所以结果会更加精准。我们将发送端发出的数据包和接收回应的时间间记为T TOT,接收端收到数据包和发出回应的时间间隔记为T TAT,那么数据包在空中单向飞行的时间T TOF 可以计算为：T TOF=(T TOT-T TAT)/2
uwb室内定位系统详解 室内定位是物联网的基础服务之一，根据应用场景不同，可以促进企业的运作和营销效率提升，或为消费端用户提供更加便捷的体验。 目前而言室内定位根据服务对象和网络构架的不同，室内定位市场可以分为专用场地应用和通用场地应用两大类，并构成不同的商业模式。 室内定位安全管理系统由硬件定位设备、定位引擎和应用软件构成。系统采用UWB定位技术，通过TDOA到达时间差的算法实现三维定位，定位精度优于30cm，单区域支持多于1000张/秒的定位标签，精度高，容量大。 高精度室内定位系统应用软件支持PC端和移动端访问，并提供位置实时显示、历史轨迹回放、人员考勤、电子围栏、行为分析、多卡判断、智能巡检等功能。主要应用场景有：工厂人员/物资定位、监狱犯人定位、养老院老人定位、隧道/管廊施工人员定位、发电站定位。 室内定位系统架构： 应用层 通过解算层获取位置、人脸对比结果和视频联动视频流数据，以地图的形式实时显示个标签的位置和标签的携带者，并可以选择显示视频联动的监控画面。 服务层 服务层包括定位引擎软件、系统管理软件、对内和对外接口软件组成，这些
软件部署在系统服务器。 网络层 网络层分为局域网，提供数据传输通道。 传输层 传输层也称主干通信网（简称“主干网”），是定位基站、人脸识别和视频联动摄像头（设备）与解算层、应用层之间的数据传输通道，可以选择有线或者无线传输方式。 感知层 设备层主要包括定位基站和标签、人脸识别和视频联动摄像头。通过定位基站与定位标签的UWB定位信道实现对定位标签的定位，通过通信定位基站与定位标签的ZigBee通信信道实现定位基站对定位标签的参数配置、定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据。 UWB室内定位技术与GPS定位技术比较： 高精度室内定位系统使用精度优于0.3米的UWB定位技术，可以实现人员位置的实时监控和运动轨迹的回放，在巡检以及高危作业中结合相关流程可以实现精准的状态和行为监管。
七大室内定位技术PK
七大室内定位技术PK 随着LBS和O2O搅得火热，定位技术近年来也备受关注且发展迅速。虽然室外定位技术已经非常成熟并开始被广泛使用，但是作为定位技术的末端，室内定位技术发展一直相对缓慢。而随着现代人类生活越来越多的时间都处在室内，室内定位技术的前景也非常广阔。 但虽然作为LBS最后一米的室内定位饱受关注，但技术的不够成熟依然是不争的事实。不同于GPS，AGPS等室外定位系统，室内定位系统依然没有形成一个有力的组织来制定统一的技术规范，现行的技术手段都是在各个企业各自定义的私有协议和方案下发展，也致使各种室内定位技术相映生辉。 下面我们就从精确度，穿透性，抗干扰性，布局复杂程度，成本5个方面全方位来比较一下市面上流行的几种室内定位手段。 红外线定位技术
超声波室内定位系统是基于超声波测距系统而开发，由若干个应答器和主测距器组成：主测距器放置在被测物体上，向位置固定的应答器发射同无线电信号，应答器在收到信号后向主测距器发射超声波信号，利用反射式测距法和三角定位等算法确定物体的位置。 超声波室内定位整体精度很高，达到了厘米级，结构相对简单，有一定的穿透性而且超声波本身具有很强的抗干扰能力，但是超声波在空气中的衰减较大，不适用于大型场合，加上反射测距时受多径效应和非视距传播影响很大，造成需要精确分析计算的底层硬件设施投资，成本太高。 超声波定位技术在数码笔上已经被广泛利用，而海上探矿也用到了此类技术，室内定位技术还主要用于无人车间的物品定位。 射频识别(RFID)室内定位技术 精确度：★★★★★ 穿透性：★★★☆☆ 抗干扰性：★★☆☆☆ 布局复杂程度★★☆☆☆ 成本：★★☆☆☆ 射频识别室内定位技术利用射频方式，固定天线把无线电信号调成电磁场，附着于物品的标签进过磁场后感应电流生成把数据传送出去，以多对双向通信交换数据以达到识别和三角定位的目的。(感应门禁卡和商场防盗系统用的就是这种技术) 射频识别室内定位技术作用距离很近，但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，且由于电磁场非视距等优点，传输范围很大，而且标识的体积比较小，造价比较低。但其不具有通信能力，抗干扰能力较差，不便于整合到其他系统之中，且用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善。 射频识别室内定位已经被仓库、工厂、商场广泛使用在货物、商品流转定位上。
一种基于UWB的三维室内定位系统，涉及无线通信网络定位技术领域，包括固定在定位目标上的标签，至少四个固定在室内坐标已知的基站，以及一个定位终端。利用标签轮询与通讯范围内基站进行双向测距，避免了标签和基站之间的需时钟同步问题，并且采用标签打包到各基站的距离并发送给定位终端，极大地降低了定位系统的复杂度和成本；定位数据的运算放在电脑上极大减小单片机的负担使定位延时更小；采用限幅加权递推均值滤波算法对所获得的三维坐标分别进行处理，使定位精度更高。 权利要求书 1.一种基于UWB的三维室内定位系统，其特征在于，包括固定在定位目标上的标签，至少四个固定在室内坐标已知的基站，以及一个定位终端。 2.据权利要求1所述的基于UWB的三维室内定位装置，其特征在于，所述基站包括USB接口、电源管理模块、稳压模块、UWB通讯模块、单片机、电池；标签包括USB接口、电源管理模块、稳压模块、UWB通讯模块、单片机、电池、ZigBee模块；所述USB接口负责对电池充电以及对单片机烧录程序；电池、电源管理模块和稳压模块构成电源系统为整个模块进行供电；标签ZigBee模块与单片机通过串口连接，单片机与UWB通讯模块之间通过SPI接口连接； 定位终端包含ZigBee模块、单片机、电脑主机、USB转串口模块；所述单片机与ZigBee通讯模块通过UART串口进行连接；所述定位终端的ZigBee模块与服务器通过USB连接。 3.根据权利要求2所述的基于UWB的三维室内定位系统,其特征在于，所述标签和基站之间采用双向测距方式获取到各基站的距离信息，基站与标签之间无需进行时钟同步。 4.根据权利要求3所述的基于UWB的三维室内定位系统,其特征在于，标签到各基站的距离信息由标签打包后，该定位信息包通过 zigbee通讯模块发送给定位终端。
第 40卷第6期 测绘与空间地理信息 V 〇L40，N 〇.62017 年 6 月 GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY Jim.，2017 室内定位技术发展与应用研究 周源，刘禹鑫，林富明 (国家测绘地理信息局黑龙江基础地理信息中心，黑龙江哈尔滨150081) 摘 要 ：目前，全球卫星导航系统是获取室外环境位置信息最常用的技术手段，但由于卫星信号易被遮挡，并不 适用于室内或者高楼林立的复杂场合，因此，室内定位技术作为室外定位的有力补充迅速发展。本文通过介绍 目前主流室内定位方式及关键技术，结合室内定位技术的研究现状，深入挖掘了室内定位技术的潜在价值及广 阔前景，并提出具体创新应用方向，力求构建深层面的智慧位置平台。 关键词：室内定位；WI - F I ;定位数据；关键技术;应用前景；位置服务中图分类号：P 236 文献标识码：A 文章编号：1672 -5867(2017)06 -0054 -04 Research on the Development and Application of Indoor Positioning Technology ZHOU Yuan , LIU Yu -xin , LIN Fu - ming (Heilongjiang Geomatics Center of NASMG, Harbin 150081, China) Abstract ： At present , the Global Navigation Satellite System (GNSS ) is the most commonly used technical means accessing to outdoor environment location information , but the satellite signal is easily blocked and does not apply to the complex situations , such as indoor or high - rise buildings , so as the powerful supplement of outdoor positioning , indoor positioning technology is rapidly developing . Through the introduction of the method and key technology of current mainstream indoor positioning and combined with the research status of indoor positioning technology , the paper deeply digs the potential value and broad prospects of the indoor positioning technolo -gy , puts forward the specific innovation application , and strives to build the Smart Location Platform .Key words ： indoor positioning ； WI - FI ； location data ； key technology ； application prospect ； LBS 〇引言 随着人类社会的进步，人们越来越关注自身的精确 位置信息，以及兴趣点的定位与导航。GNSS 提供了有效 的室外定位手段，成为很多人的必备工具。但是卫星导 航也有它的不足:在高楼林立的城市区域以及大型场馆 的室内环境，卫星定位的精度会大幅降低，甚至无法定 位。随着人们对精准性和速度的要求越来越高，对室内 定位的需求也十分迫切，定位与位置服务“最后一公里”问题日益突出，室内定位凸显了其作用与价值。 常规的室内定位技术手段是:通过在室内有效布置 基站，用户凭借手机等工具在基站中产生包括距离和信 号强度等指纹特征，再根据多个基站的指纹交叉确定用 户的位置。目前，已经投入应用的基站类型包括Wi - Fi 、 收稿日期=2016 -08 -29 基金项目=2016年国家基础测绘科技计划项目测绘新技术系统开发与示范应用子课题室内外高精度无缝定位技术研究与智慧位置 示范系统构建(2016 KJ 0102)资助 作者简介:周源（1981 -)，男，吉林省吉林市人，工程师，硕士 ,2007年毕业于东北林业大学森林经理学专业，主要从事地理信息系 统研发、位置服务应用研究工作。 蓝牙、室内LED 灯、有源RFID 、UW B 等多种方式。此外， 有研究机构正积极开展基于多媒体的室内定位技术研 究，并获得初步成果。完善的室内定位技术，将是整合Wi -Fi 、蓝牙等基站数据的解算，配合手机或平板设备的陀 螺仪、摄像头、麦克风等自身硬件姿态参数，得出最终用 户位置，通过多种途径，实现室内条件下的精准定位。 1室内定位及应用关键技术 1.1主要室内定位方法 目前，室内定位技术百花齐放，除主流的Wi - Fi 、蓝 牙定位技术，还有红外线定位技术、超声波室内定位技 术、射频识别（RFID )室内定位技术、ZigBee 室内定位技 术、超宽带室内定位技术[1]。另外，基于计算机视觉、图 像、磁场以及信标等定位方式也已处于开发研究试验阶
UWB定位系统行业应用解决方案 一、工厂仓库 应用背景： 现代制造业生产设备繁多，生产车间广阔，生产工人数量多。 UWB智能化定位系统可帮助实现： 1）生产工程的安全管理，进一步提高生产效率，突破生产瓶颈；2）对员工的智能化管理及生产设备的维护。 产品形态如下图所示： 部署方案 系统功能： 1）减少人工考勤工作量，提高员工出勤率； 2）提高物资、设备的利用效率，减少人工管理成本； 3）特殊区域限制人员进出及人员滞留时间，实现安全管理； 4）设备自动报修，杜绝漏检； 5）实时显示人员动态信息，实现人员动态管理； 6）及时响应特殊情况，保障员工安全。
二.司法/监狱 应用背景： 监狱当前的监管手段存在以下问题： 1.不能掌握人员的实时位置； 2.人工点名费时费力； 3.违规使用手机或其它通信工具的情况； 4.管理融合性差，对突发事件响应能力差等等。 使用UWB监狱定位系统，可有效解决： 1.弥补管理漏洞、降低监管执法风险（如：预防非正常死亡）； 2.解放警力、降低成本、提高工作效率； 3.变被动监管为主动监管，达到事前预防、事中管控、事后查证管理新思路； 4.提升监管工作智能感知，立体防控、快速处置与精准服务能力。 产品形态如下图所示： 部署方案： 系统功能：
1）主动预警，民警遇袭或与突发事件时求助告警，确保民警的人身安全，解决事故发生滞后性问题，将事故隐患提前暴露，避免事故发生； 2）突发现场再现，物联网技术与现有视频结合，可以实时查看事故发生的现场情况，为调配相关警力解决突发事件提供依据； 3）解放警力降低监管、执法风险，减轻工作压力、节约看管成本、实时点名，在押人员位置信息实时在线，行动轨迹跟踪、回放，大大降低了民警的工作强度，有效提高工作效率； 4）在关键出入口及周界布置禁入边界，在押人员靠近、非法进入主动告警，降低监管执法的风险。 三.医院/养老院 应用背景： 排队3小时就医3分钟，这是当前典型的就医现象。患者的大部分时间可能浪费在停车场排队、寻找科室、挂号排队，有时候做完检查后挂号专家已经下班，需要改天再来。 为节省患者时间，提高就医效率，可以采用UWB定位养老院定位系统： 1.提供定位导航、人员管理、物资监管、新生儿实时监控、应急救援等功能； 2.解决移动查房、移动护理、新生儿监管、医疗设备监管、物资监管等。 产品形态如下图所示： 部署方案：
低成本的高精度定位技术-UWB定位 除了全球定位系统(GPS)在导航和室外环境的应用定位以外,人们对室内定位、短距离定位等应用不甚了解。随着各式各样的建筑的建立人们在室内的时间是室外的4倍,室内定位的需求也越来越大。 未来无线定位技术的趋势是室内定位与室外定位相结合,实现无缝的、精确的定位。现有的网络技术还不能完全满足这个要求,而UWB技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、定位精度极高等优点,在众多无线定位技术中脱颖而出。 UWB定位实现原理： 超宽带（Ultra Wide-Band,UWB）UWB定位是一种新型的无线通信技术。该技术采用TDOA（到达时间差原理）,利用UWB技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差,从而得出定位标签相对于四组定位基站的距离差。 使用TDOA技术不需要定位标签与定位基站之间进行往复通信,只需要定位标签只发射或只接收UWB信号,故能做到更高的定位动态和定位容量。 UWB定位特点： 1.定位基站之间使用无线同步,减少施工成本 2.网络简单,部署规划成本极低,自恢复能力强 3.可选多种基站定位方式,定位标签续航时间最短超过一个月。具有电量监测效用,定位基站电量不足时及时提醒充电 4.终端实时显示位置信息,实现导航效用,容量无限大 5.可通过移动通信网络实现远程位置跟踪 6.可应用于复杂的工业现场,以最优性价比实现了较好的效果
UWB定位的应用可以为哪些行业带来改变？ 工业制造： UWB定位系统可以实时记录显示工人位置信息,实现自动考勤,提高员工出勤率；通过跟踪监测人员、物资、设备,来保障物资及工人的安全、减少人工管理成本。 医院、养老院： 老人或病人,由于生活自理能力差,且自我判断和保护能力不足,容易迷失方向,遇到危险时也很难实现自救和求助。 通过UWB定位技术能够有效对老人和医院病人可以实时的跟踪定位,及时处理应急情况,为他们的生命健康安全和日常生活提供有力保障,同时减轻工作人员的压力。 司法监狱： 监狱安全管理一直是备受关注的问题,通过UWB定位技术如何杜绝监狱犯人管理漏洞、降低监管执法风险呢？ 运用UWB定位技术能够很好监管：实时掌握人员的实时位置、人数清点、监狱犯人腕带防拆报警、电子围栏、聚众分析、行动轨迹跟踪、回放、摄像联动警报等,能够很大程度的降低监管执法的风险,防止意外事故的发生。 隧道： 隧道施工过程中作业现场点多面广,安全管控难度大。运用UWB定位可以提供的集风险管控、人员管理、实时显示、应急救援等效用的智慧监
室内定位技术及应用 一、定位技术和应用分类 1.定位技术 如下图所示，目前在用的定位技术主要分为三种： 1）基于卫星网络的定位 包括GPS、伽利略、GLONASS和我国的北斗定位。 2）射频网络定位 包括运行商基站位置定位、蓝牙定位、红外定位、WIFI热点定位等。 3）基于传感器网络的定位 包括基于惯性传感器的定位、利用磁场定位、LIFI可见光通信定位、激光定位等 2.定位技术的应用 分两类： 1）室外应用 主要是用于导航、智慧物流等室外作业，活动范围广泛，便于接收卫星信号的领域。 2）室内应用 位置服务的相关技术和产业正从室外向室内发展，以提供无所不在的基于位置的服务。 包括作为室外定位技术的位置信息补盲（例如人员进入室内后的轨迹定位）、室内作业人员（甚至机器人、无人导引车等）位置跟踪与导向、室内关键物品固定位置的监控、轨道列车的导航和定位（包括信息服务等）。
二、室外定位 目前应用于室外定位的主流技术主要有卫星定位和基站定位两种。 1.卫星定位 卫星定位即是通过接收卫星提供的经纬度坐标信号来进行定位，卫星定位系统主要有：美国全球定位系(GPS)、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)、欧洲伽利略(GALILEO)系统、中国北斗卫星导航系统，其中GPS系统是现阶段应用最为广泛、技术最为成熟的卫星定位技术。 GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分、地面控制部分、用户设备部分。 空间部分是由24 颗工作卫星组成，均匀分布在6 个轨道面上（每个轨道面4 颗），卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到 4 颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图象； 控制部分主要由监测站、主控站、备用主控站、信息注入站构成，主要负责GPS卫星阵的管理控制； 用户设备部分主要是GPS接收机，主要功能是接收GPS卫星发射的信号，获得定位信息和观测量，经数据处理实现定位。 GPS的定位通过四颗已知位置的卫星来确定GPS接收器的位置。卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距）。 当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)发射导航电文。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外,还要引进一个变量t 即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。如下图所示：
uwb室内定位技术在隧道人员定位中的应用 什么是uwb室内定位技术？ 简而言之就是采用uwb定位技术提供室内位置定位服务的，一是室内导航，二是在室内环境下对人员或物资进行定位，寻找起来比较方便，当然还有引申出来的其他用途，电子围栏、一键求救、轨迹回放等等。 本文主要讲解uwb室内定位技术在隧道人员定位中的应用 由于恒高科技uwb室内定位的室外基站外壳符合隧道的高粉尘、高湿环境；基站间全部无线同步，无需复杂部署，省去安装成本等优势，通过实地项目检验，得到了诸多隧道定位项目的一致好评。 1.UWB室内定位实时显示：从隧道人员定位的角度来讲，可实现全厂区的人员精准定位显示 通过平面、立体和列表三种视图方式实时显示定位区域内不同类型人员（标签）的实时位置，方便监管人员随时了解定位区域内不同类型人员（标签）的实时状态，可以分区域统计人数。 uwb室内定位系统可随时查看作业人员的位置、分布区域、运动路线、工作时长等信息，有助于优化其作业流程，一旦发生事故可依据定位快速疏导，保障高危区域人员安全。 2.UWB室内定位时刻考勤：携卡人员出入洞时刻考勤，结合LED广播形式直观查看考勤数据 软件可自动生成某个时间段的考勤报表，记录原始进出洞时间，通过姓名和卡号、工号可以进行查询、导出个人的考勤记录。也可以通过定位区域内人员工种类型、部门类型等查询、导出团体的考勤记录。通过LED广播形式的方式直观查看出勤率、管理人员、管理单位以及各个班组的出勤人数。
3.UWB室内定位之定位基站：室外基站“定制化”，适应隧道高粉尘、高湿环境隧道施工环境一般都是高粉尘、高湿环境，一般基站几乎无法适应，所以很多传统定位方案无法满足隧道人员定位管理的要求。 而基于uwb的室内定位基站能够实现IP67级防护，可以在实现在高湿、高粉尘环境工作，拥有防爆、耐腐蚀能力，支持低温工作，无惧恶劣化工环境。 另外恒高科技uwb室内定位基站剑全部实现无线同步，不需要在隧道施工区域布线或是走网，大大减少部署难度及施工成本，较传统定位方案，部署速度得到了大幅提升，能够显著降低项目成本。 因此，当前的UWB隧道人员定位方案已在多家隧道施工地得到实地部署。 不管室内定位技术如何变更，隧道施工区域的安全管理始终是重中之重，人员及生产安全是提升企业效益的根本。 基站成本过高、部署成本过高（基站间的同步线缆），以上两种成本问题，是导致施工隧道定位无法全线铺开的重要原因。 而恒高科技基于uwb室内定位的隧道人员定位解决方案，不仅大大减少了基站部署投入成本，且已有实际落地的隧道施工项目。最重要相比同行，我司的定位基站价格性价比更高。
室内GPS定位技术 GPS是目前应用最为广泛的定位技术。当GPS接收机在室内工作时，由于信号受建筑物的影响而大大衰减，定位精度也很低，要想达到室外一样直接从卫星广播中提取导航数据和时间信息是不可能的。为了得到较高的信号灵敏度，就需要延长在每个码延迟上的停留时间，A-GPS技术为这个问题的解决提供了可能性。室内GPS技术采用大量的相关器并行地搜索可能的延迟码，同时也有助于实现快速定位。 利用GPS进行定位的优势是卫星有效覆盖范围大，且定位导航信号免费。缺点是定位信号到达地面时较弱，不能穿透建筑物，而且定位器终端的成本较高。 室内无线定位技术 随着无线通信技术的发展，新兴的无线网络技术，例如WiFi、ZigBee、蓝牙和超宽带等，在办公室、家庭、工厂等得到了广泛应用。 ——红外线室内定位技术。红外线室内定位技术定位的原理是，红外线IR标识发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位。虽然红外线具有相对较高的室内定位精度，但是由于光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播。直线视距和传输距离较短这两大主要缺点使其室内定位的效果很差。当标识放在口袋里或者有墙壁及其他遮挡时就不能正常工作，需要在每个房间、走廊安装接收天线，造价较高。因此，红外线只适合短距离传播，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性。 ——超声波定位技术。超声波测距主要采用反射式测距法，通过三角定位等算法确定物体的位置，即发射超声波并接收由被测物产生的回波，根据回波与发射波的时间差计算出待测距离，有的则采用单向测距法。超声波定位系统可由若干个应答器和一个主测距器组成，主测距器放置在被测物体上，在微机指令信号的作用下向位置固定的应答器发射同频率的无线电信号，应答器在收到无线电信号后同时向主测距器发射超声波信号，得到主测距器与各个应答器之间的距离。当同时有3个或3个以上不在同一直线上的应答器做出回应时，可以根据相关计算确定出被测物体所在的二维坐标系下的位置。 超声波定位整体定位精度较高，结构简单，但超声波受多径效应和非视距传播影响很大，同时需要大量的底层硬件设施投资，成本太高。 ——蓝牙技术。蓝牙技术通过测量信号强度进行定位。这是一种短距离低功耗的无线传输技术，在室内安装适当的蓝牙局域网接入点，把网络配置成基于多用户的基础网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网(piconet)的主设备，就可以获得用户的位置信息。蓝牙技术主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库。 蓝牙室内定位技术最大的优点是设备体积小、易于集成在PDA、PC以及手机中，因此很容易推广普及。理论上，对于持有集成了蓝牙功能移动终端设备的用户，只要设备的蓝牙功能开启，蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。采用该技术作室内短距离定位时容易发现设备且信号传输不受视距的影响。其不足在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵，而且对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。
UWB室内定位系统 页脚内容1
1.公司简介 成都恒高科技有限公司，致力于高精度无线定位技术与视觉图像处理技术，打造两者相结合的“四维高精度定位系统”。该系统包含传统意义的无线电三维空间合作式定位安防，并辅以视觉定位、视频联动的非合作式定位监管。 恒高旨在为客户提供全方位定位安防监管，以保障客户的人员物资安全。恒高结合定位及视觉数据，精准分析企业客户的人员行为，规范人员作业方式。在保障安全的同时，提升作业效率，为客户提供了丰厚的利润价值。 恒高依托电子科技大学前沿科学技术，及自身强劲的工程实践团队，在保证高精度定位系统优异效果的同时，将系统产品定价拉低了一个量级。为客户提供价值，并减小客户的成本投入。恒高现已申请专利技术二十余项，软件著作十余项，并不断有新技术转化为知识产权。 恒高拥有多个行业的系统解决方案，已实施于大型基建工地，石油化工，电力电网，养老院，监狱，并积极跟进智能社区，政府机关，机器人导航，旅游，停车场等等。恒高还在不断挖掘高精度定位系统的潜力，以期为更多行业服务。让每一个位置，每一张图像都发挥价值。 匠心永恒，高山景行。恒高于2014年成立至今，秉持匠心不断打磨产品及系统，力求为客户提供最好的产品、系统和解决方案！ 页脚内容2
2.UWB无线定位 2.1系统方案 2.1.1定位概念 2.1.1.1UWB技术原理 超宽带（Ultra Wide-Band，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。 超宽带的主要优势有，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。 页脚内容3
技术盛宴-浅谈UWB室内定位技术
技术盛宴| 浅谈UWB室内定位技术 技术背景 随着无线通信技术的发展和数据处理能力的提高，基于位置的服务成为最有前途的互联网业务之一。无论移动在室内还是室外环境下，快速准确地获得移动终端的位置信息和提供位置服务的需求变得日益迫切。通信和定位两大系统正在相互融合、相互促进。利用无线通信和参数测量确定移动终端位置，而定位信息又可以用来支持位置业务和优化网络管理，提高位置服务质量和网络性能。所以，在各种不同的无线网络中快速、准确、稳定地获取移动位置信息的定位技术及其定位系统已经成为当前的研究热点。 无线定位技术领域可分为广域定位和短距
离无线定位，广域定位可分为卫星定位和移动定位；短距离定位主要包括WLAN、RFID、UWB、蓝牙、超声波等。当前应用的主要无线定位技术与无线定位测量方法的关联状况如下图： 无线定位技术与定位测量方法关联示意图 与室外环境相比，在室内环境中感测位置信息并且需要非常可观的精度是极具挑战性的，部分原因是各种物体反射和信号的分散导致。而UWB（Ultra WideBand）是室内定位领域的
一项新兴技术，与其他定位技术相比，它具有更好的性能，更高精度，更适用于室内定位。 UWB定位技术概述 UWB超宽带技术与传统通信技术有极大的差异，它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，从而具有GHz量级的带宽。超宽带室内定位可用于各个领域的室内精确定位和导航，包括人和大型物品，例如贵重物品仓储、矿井人员定位、机器人运动跟踪、汽车地库停车等。 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，
《基于蓝牙传感网络的室定位研究及在行为识别中的应用_江德祥》 2.1 无线定位技术概述 利用无线技术实现定位已成为定位研究领域的发展趋势。 每种无线技术都有各自的优缺点和适用局限性，需要根据具体的应用场景，考虑系 统成本、定位精度、实时性要求、技术实现难度和算法复杂性等因素。下面主要从 应用场景上来介绍研究较为集中的几种无线定位技术，其中室外定位主要使用GPS 和GSM 无线技术，而室主要利用各种无线传感器，包括红外、超声波、蓝牙、 Wi-Fi、ZigBee 和RFID 等。 基于红外的定位系统一般只能实现“房间级”的定位精度，而基于超声波的定位系统能实现“厘米级”的高精度定位，但是这两种定位系统需要特定的硬件设备，价格昂贵。这两种信号的穿透能力差，受墙壁和障碍物遮挡影响较大，并且信号的覆盖围过小，不适合室的大围定位。基于RFID 的定位技术是基于参考点的思想，在定位区域布置大量的RFID 节点，再进行匹配查找，这样实现大围和高精度的室定位就取决于RFID 参考点的布置密度。基于ZigBee 的定位取决于 802.15.4无线技术的特点，其缺点是短距离和高延时，对利用信号强度RSSI 来进行位置估计的应用存在一定局限。室定位研究最集中的是基于Wi-Fi 的定位技术，由于无线局域网已在城市各个角落大面积覆盖，完全可以利用现有的无线设备来实现室定位，降低成本和提高定位精度。基于Wi-Fi 的无线信号在室可以达到100-200 米的覆盖围，能满足大围的室定位需求，其主要原理是利用无线接入点（Access Point，AP）的信号强度RSS 值，定位设备通过与AP 之间的信号测量关系来估计可能的坐标位置。 2.2.1 基于围检测的定位方法
通过在室内或者室外布设一定数量的UWB定位基站，机器人携带定位标签，最终实现机器人的精准定位导航。 UWB室内定位技术,可以提供最优达2厘米级、一般情况下10厘米以下定位精度，系统定位微基站支持多定位单元扩展，定位微标签支持刷
新率在线调整功能。系统基于先进的基于无线超窄脉冲波的无线定位原理，抗干扰能力强，系统性能稳定可靠，架设简单，维护方便，适合工业应用。 1：无线超窄脉冲定位技术特点 传统的无线定位系统使用WiFi、蓝牙及Zigbee等技术，基于接收信号强度法（RSSI）来对标签位置进行粗略估计，定位精度低，且容易受到干扰，定位稳定性难以适应室内应用的要求。UWB基于超窄脉冲技术的无线定位技术，从根本上解决了这一问题。 无线超窄脉冲电磁波，使用脉冲宽度为ns级的无线脉冲信号作为定位载波，是无线定位领域的定位精度最高，性能最为稳定的技术。在频域上，由于其占用的频带较宽（也被称为超宽带技术，UWB技术），且无线功率密度较低，对于其他的无线设备来说相当于噪声信号，不会对其造成干扰，也加强了自身的抗干扰性。无线定位系统基于超窄脉冲技术，成为国内领先的高精度无线定位产品。
2：定位原理 无线定位系统使用先进的超窄脉冲精确测量飞行时间技术，实现了底层的精确测距/计时；结合位置解算算法，实现了上层的精确定位。其基本原理如下图所示。 基站位置为已知,标签发出无线脉冲,到达每个基站的时间再乘以光速,从而得到标签到每个基站的距离,再通过算法最终就可以得到标签的位置. 3：定位系统构成 无线定位系统的系统架构如下图所示。系统主要包括定位基站、定位标签、定位解算服务器、定位解算引擎及POE交换机、网线等网络设备构成。
调研报告 调研题目：精准室内定位方案和算法 2016年 07月 09
目录 一室内定位的目的和意义 (3) 二室内定位技术........................................... 错误!未定义书签。三定位算法 (6) 四基于RSSI定位方案 (6) 五节点定位算法分析 (7)
一.室内定位目的和意义 随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的定位技术目前还无法很好地利用。因此，专家学者提出了许多室内定位技术解决方案，如A-GPS定位技术、超声波定位技术、蓝牙技术、红外线技术、射频识别技术、超宽带技术、无线局域网络、光跟踪定位技术，以及图像分析、信标定位、计算机视觉定位技术等等。这些室内定位技术从总体上可归纳为几类，即GNSS技术(如伪卫星等)，无线定位技术(无线通信信号、射频无线标签、超声波、光跟踪、无线传感器定位技术等)，其它定位技术(计算机视觉、航位推算等)，以及GNSS和无线定位组合的定位技术(A-GPS或A-GNSS)。 由于在室内环境下对于不同的建筑物而言，室内布置，材料结构，建筑物尺度的不同导致了信号的路径损耗很大，与此同时，建筑物的内在结构会引起信号的反射，绕射，折射和散射，形成多径现象，使得接收信号的幅度，相位和到达时间发生变化，造成信号的损失，定位的难度大。虽然室内定位是定位技术的一种，和室外的无线定位技术相比有一定的共性，但是室内环境的复杂性和对定位精度和安全性的特殊要求，使得室内无线定位技术有着不同于普通定位系统的鲜明特点，而且这些特点是户外定位技术所不具备的。因此，两者区域的标识和划分标准是不同的。基于室内定位的诸多特点，室内定位技术和定位算法已成为各国科技工作者研究的热点。如何提高定位精度仍将是今后研究的重点。二. 室内定位技术 室内GPS定位技术 GPS是目前应用最为广泛的定位技术。当GPS接收机在室内工作时，由于信号受建筑物的影响而大大衰减，定位精度也很低，要想达到室外一样直接从卫星广播中提取导航数据和时间信息是不可能的。为了得到较高的信号灵敏度，就需要延长在每个码延迟上的停留时间，A-GPS技术为这个问题的解决提供了可能性。室内GPS技术采用大量的相关器并行地搜索可能的延迟码，同时也有助于实现快速定位。 利用GPS进行定位的优势是卫星有效覆盖范围大，且定位导航信号免费。缺点是定位信号到达地面时较弱，不能穿透建筑物，而且定位器终端的成本较高。