下载文档原格式
UWB室内定位技术研究随着智能化与数字化的发展，人们对于室内定位技术的需求越来越强烈。
目前，常见的室内定位技术包括红外线、Wi-Fi、蓝牙、超声波等技术。
然而，这些技术均存在不同程度的缺陷，如精度不高、易受干扰、无法满足多维度定位等问题。
为了解决这些问题，自适应室内定位技术的产生成为可行的选择，其中UWB技术是一种新兴的技术。
一、UWB技术简介UWB技术是超宽带技术的缩写，它是指利用极短的脉冲信号来传输信息的通信技术。
UWB技术在频率范围上非常宽阔，能够占据从几百兆赫兹到几吉赫兹的频段，这也就意味着在每秒钟内能够传输大量的信息，且具有极高的精度和抗干扰能力。
二、UWB技术的优势与其他技术相比，UWB技术有以下优势：1. 无需铺设基础设施，便可实现应用。
室内定位技术中，铺设基础设施是一个很耗时耗力的过程，同时也容易受到环境影响。
而使用UWB技术时，因为其本身的传输特性，无需进行复杂的基础设施铺设，将其部署在室内可直接获取定位信息。
2. 精度高、测量范围宽。
由于UWB技术传输特性的优越性，它在定位精度方面远远超过了传统的无线技术。
同时，UWB技术的测量范围也很宽，它能够穿透墙壁和其他障碍物进行定位。
这对于一些需要多维度定位的场景来说，是非常有优势的。
3. 抗干扰能力强。
与其他技术相比，UWB技术具有更高的信噪比，在强干扰环境下仍能稳定地传输信息，并且其本身的频率波动在通信范围内时很小，因此不易受到干扰而产生误差。
三、UWB技术在室内定位中的应用在室内定位方面，UWB技术已经有了广泛的应用，具体包括以下系统：1. 精准室内定位系统基于UWB技术开发的精准室内定位系统，能够在建筑物内的不同位置准确地识别用户，并提供实时定位、导航和信息提示等功能。
该技术可以应用于医院、商场、机场等场景，为人们提供更加优质的服务和体验。
2. 室内导航系统室内导航系统是一种能够提供具体建筑物内特定区域的室内导航的系统。
它利用UWB技术来确定用户的位置和方向，为用户提供实时的导航和指引，让用户更加容易地找到自己需要的位置和服务。
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解决方案
《UWB解决方案：高精度室内定位的未来》
超宽带（UWB）技术作为一种用于室内定位的无线通信技术，正逐渐受到人们的关注。
在过去，室内定位技术一直是一个难题，传统的Wi-Fi、蓝牙和RFID等技术在室内定位中存在精
度不高、信号干扰等问题。
而UWB技术的出现为解决这些问
题提供了全新的解决方案。
UWB技术的优势在于其短脉冲传输、高数据速率和高精度定
位能力。
通过使用UWB技术，可以实现室内定位的精度在几
厘米甚至更低，从而满足需要对室内物体的位置进行高精度掌握的应用场景，如智能家居、智能工厂、室内导航等。
此外，UWB技术还能有效避免与其他无线设备的干扰，提高了室内
定位系统的稳定性和可靠性。
通过使用UWB技术，可以实现多种应用场景。
例如，在智能
家居领域，可以利用UWB技术实现智能灯光、智能门锁等设
备的精确定位和控制，提高用户的生活便利性和安全性。
在智能工厂领域，可以利用UWB技术实现无人车辆的精确定位和
导航，提高生产效率和安全性。
在室内导航领域，可以利用UWB技术实现室内位置的实时定位和导航，提供更加精准的
导航服务。
总的来说，UWB技术作为一种高精度室内定位的解决方案，
为人们的生活带来了更多的便利和安全。
随着技术的不断发展
和成熟，相信UWB技术将会在更多的领域得到应用，成为未来室内定位技术的主流方向。
一种基于UWB和差分服务的室内外融合定位解决方案摘要：UWB技术是一种使用高频（1GHz以上）带宽的无线载波通信技术，在室内环境下可提供米级和亚米级精度的高精度定位技术。
差分服务（主要基于RTK技术）依托GNSS卫星定位导航技术和移动通信网络，可为不同行业不同领域不同场景的客户提供实时动态厘米级（甚至静态毫米级）精度的高精度定位服务。
UWB技术和RTK差分服务，各有优势和应用场景，基于此，本文将这两种技术进行融合，提出了一种基于UWB和差分服务的室内外融合定位解决方案。
关键词：UWB；高精度定位；差分服务；OnePoint；室内外融合定位1 概述进入5G+Beidou（北斗）+AICDE的移动互联网和新基建时代，高精度定位业务越来越成为千行百业的刚需。
相比传统基于LBS（Location Based Service，位置服务）的普通定位，高精度定位在定位精度、响应时间（定位时延）、稳定性和鲁棒性、应用场景、客户群体等多个维度均有较大的差异。
以定位精度为例，普通定位的精度最高为米级，几十米的偏差都是正常情况，而高精度定位的精度，可达到静态毫米级、实时厘米级、动态亚米级。
在室内定位中，主要定位技术包括4G/5G定位、UWB（Ultra Wide Band，超级宽带宽）、蓝牙、SLAM（Simultaneous localization and mapping,同步定位与建图）、伪基站等，定位精度与终端、客户需求等强相关。
室外定位主要是基于NRTK、PPP-RTK等差分服务的定位，比如基于中国移动OnePoint平台的差分服务，可为山体滑坡&边坡监测、房屋倾斜%下沉监测、桥梁异常抖动监测、道路形变监测等等场景提供毫米级定位服务，为智能驾驶、精准农业、测量测绘等场景提供厘米级定位服务，为共享单车、智慧公交、城市服务、车辆管理等场景提供亚米级定位服务。
随着应用场景的延申，纯粹的室内定位、单一的室外定位已无法满足人们工作、生活、外出、休闲的需求，室内外融合定位，比如室内步行街、高架桥、隧道、室内停车场所的室内外不间断定位，越来越受到客户的青睐，室内外定位的无缝衔接也是成为当前科研人员的攻关重点。
uwb定位技术UWB定位技术，即Ultra Wideband定位技术，是一种基于超宽带技术的定位技术，可以在室内和室外实现高精度的空间定位。
本文将详细介绍UWB定位技术的原理、应用领域以及发展前景等相关内容。
UWB定位技术利用超宽带信号，通过发射连续的多频率、多脉冲的短时信号，实现对信号传播的时延测量，从而实现对目标位置的定位。
相比传统的定位技术，UWB具有以下几个重要特点。
首先，UWB具有高精度的定位能力。
UWB信号的带宽较宽，可以达到几个GHz甚至更宽的范围，这使得信号的时延测量精度可以达到纳秒级甚至更高。
同时，UWB信号的多径传播特性也可以通过信号处理算法进行有效的抑制，提高定位的精度。
其次，UWB定位技术适用于室内环境。
由于UWB信号的频谱覆盖范围较宽，可以穿透建筑物、固体物体等障碍物，从而实现室内环境下的定位需求。
这对于一些需要在室内进行精确定位的应用场景，如室内导航、智能家居、室内安防等具有重要的实际意义。
此外，UWB定位技术还具备抗干扰能力强的特点。
由于UWB信号的带宽较宽，信号与其他窄带信号的频率隔离较大，因此具有较强的抗干扰能力。
这使得UWB定位技术在复杂的电磁环境下，如高密度无线通信网络覆盖区域等，仍然能够保持较高的定位精度和稳定性。
目前，UWB定位技术已经在多个领域得到了广泛的应用。
在室内导航领域，UWB定位技术可以利用其高精度的定位能力，为用户提供精确的室内导航服务，辅助用户进行室内位置的识别和导航。
同时，UWB 定位技术还可以在智能家居领域发挥作用，通过对用户位置的准确掌握，实现对家居设备的智能控制和管理。
此外，UWB定位技术还可以应用于室内安防领域。
通过对目标位置的准确定位，可以实现对入侵者的精确定位和追踪，提高安防系统的警戒能力和反应速度。
同时，UWB定位技术还可以在工业自动化领域中，通过对设备和工件的定位，提高生产效率和管理水平。
未来，随着5G、物联网等技术的发展，UWB定位技术有望在更多领域实现广泛应用。
基于UWB技术的室内定位与导航研究随着科技的不断发展，人们对于室内定位和导航的需求也越来越高。
在以往，人们更多地依赖卫星定位系统来实现室内导航，但是在室内环境下，卫星信号很容易受到阻碍或者干扰，从而导致定位不够精确。
而基于UWB技术的室内定位和导航，正是通过无线通信技术来实现位置及路径的实时跟踪和定位。
一、UWB技术简介UWB技术全称“超宽带技术”，这是一种使用大带宽（与信号带宽相比非常大）及低功率的无线通信技术。
其最显著的特点就是高精度的跟踪和定位能力，并且它能够对传输数据进行安全和保密的处理。
相比于传统的定位技术（比如GPS、蓝牙、Wi-Fi 等），UWB技术定位精度更高，在3厘米至1米之间，而且能够通过厚墙和障碍物的信号穿透，实现几乎全方位的定位和导航。
二、基于UWB技术的室内定位系统原理基于UWB技术的室内定位系统是通过一组UWB模块来实现位置的瞬时和连续跟踪。
这些模块通常被安装在建筑物、工厂或仓库的不同位置。
这些模块可以相互通信，收集和传递数据，从而构建出一个智能系统，可以实时获取物体或人的位置信息。
基于UWB技术的室内定位系统通常包括以下组件：1.基站：通常由天线和一个UWB收发器组成，能够检测周围的UWB设备。
2.标签：安装在所要跟踪的物品或者人身上，这些标签可以向基站发送信号，以确定其位置。
3.计算机：接收来自UWB模块的位置数据，从而确定位置和距离，然后生成地图、轨迹和路径数据。
三、UWB技术的主要应用场景基于UWB技术的室内定位与导航可以应用在制造、物流、零售、医疗等各个领域。
具体来说，以下是关于UWB技术的应用场景的详细介绍：1. 制造业：制造业中机器人具有重要地位，利用UWB技术可以实时确定机器人的位置，从而进行更精确的控制，并提高机器人之间的协作效率。
2. 物流业：在仓库和货运中，UWB技术可用于跟踪货物的位置，从而协助工人更加高效地完成工作。
3. 零售业：UWB技术可以用于跟踪客人的位置，从而帮助零售业者建立客户画像，更精确并更有针对性地进行营销。
基于 UWB的室内定位系统设计与实现摘要：随着现代科技的快速发展，软件与室内位置需求的获得也不断增加。
因此，应用室内定位获得了很大的进步与发展。
UWB技术既具有很强的穿透性和快速的传输速度，又具有很高的保密性，在室内定位领域中，已经成为热点。
本文分析和研究了UWB的室内定位系统设计与实现关键词：UWB技术；室内定位；工作原理；优点；系统设计UWB室内定位系统，就是将目标物体环境确定后，不需要再布置复杂的有线目标物体定位就能够实现的一种软硬件集合[1-2]。
其能够以一定频率将目标物体位置的信息收集，再有效运用系统中软件算法，将目标物体参考节点的坐标计算出来，定位目标物体。
1.基于UWB的室内定位系统工作原理无线定位，就是无线的通信方式完成了，即在一个有组织网络里，有些节点存在，这些节点既有已知位置，又有未知位置，再根据被测环境中已知与未知节点的通信，有效运用定位算法，将未知节点的位置坐标计算出来。
从当前来看，定位系统中应用的定位方式主要用两种，其一：应用获得的信息对未知节点位置坐标间接估算，就能够运用信息交互得到的参数，对未知节点坐标进行估计，例如，先将信号强度获得，再运用信号强度将距离估计出来，然后将未知节点位置坐标计算出来，在WIFI和蓝牙定位中典型应用该方法；其二：运用得到的信息将未知节点位置坐标直接计算，也就是运用已知与已知节点双向通信和单向通信，将参数获得以后，将未知节点位置坐标直接计算出来。
本文室内节点定位采用第二种方法，分为2个阶段：第一阶段，已知节点放置好，人工进行测量，坐标系构建起来，已知节点与未知节点互相通信，从而使时间戳参数获得；第二阶段：运用获得的时间戳参数，通过已知节点与未知节点的数学模型，有效运用定位算法计算出未知节点坐标的位置。
在有些定位系统中，修正位置信息过程也可能加入，从而使定位误差降低，定位精度有效地提高。
定位方式选好以后，在系统中，定位算法就是核心的部分，运用MCU控制模块，实现已知节点与未知节点信息交互，无论是节点编号和已知节点坐标位置，还是各个节点收发信息的时间戳等一些数据信息都会获得。
摘要随着无线传感网络和移动通信的发展，位置服务行业得到了快速发展。
目前在户外，卫星定位已经可以满足人们的需求。
然而由于室内环境复杂、遮挡严重，卫星定位解决方案在室内失效。
为提供室内高精度定位服务，本文设计了一套基于UWB的室内定位系统。
在论文的完成过程中做了如下工作：首先，本文对现有的室内定位技术做了简单介绍，通过对比系统成本、实用性、精度等因素最终选取UWB定位技术作为本文的研究对象。
为进一步了解该技术，又对其定义、实现方式等做了介绍。
其次，本文介绍了定位常用的模型及算法，通过对比复杂度、可靠性，本系统最终选用TOA算法。
该算法的定位过程共分为两步，分别是测距和位置解算，它们共同影响着定位的精度。
针对测距，本文研究了基于TOA的测距算法，讨论了时钟偏移对测距算法的影响并给出误差仿真图，最终选用非对称双边测距方案。
为解决实际定位中方程组无解的问题，本文引入最小二乘算法，该算法可求出标签的最优解。
然后，本文完成了基于STM32芯片、DWM1000模块的系统硬件、软件设计与实现。
在硬件设计方面，本文完成了原理图的绘制以及PCB板的设计。
软件设计主要包含两个功能，分别是定位和位置显示。
最后，本文进行了定位系统的测试，分为端到端的测距测试和基于三基站的定位测试。
通过测试，本文对测距过程中出现的误差做出分析并加以校正。
经误差校正处理后，本系统测距和定位精度分别为10cm和20cm，已满足室内高精度定位的需求。
关键词: 卫星定位，室内定位，UWB，STM32，TOAAbstractWith the development of wireless sensor networks and mobile communications, the location service has seen a fast rise. At present, satellite positioning has been able to meet our requirements outdoors. However, the complex indoor environment and severe block make the technique impossible indoors. To deal with the problem of indoor high precision location, we design a UWB-based indoor positioning system. Our contributions are as follows:Firstly, we report an overview of some existing indoor location technologies. By comparing system cost, practicability, accuracy and other factors, we select UWB positioning as the research topic. For a further understanding of it, we introduce its definition and implementation.Secondly, common location models and algorithms are presented, then the TOA principle is adopted by comparision of complexity and reliability, which has two steps, ranging and position calculation. Those steps jointly affect precision. For ranging, TOA-based algorithms are studied, after that we discuss the influence of clock offset on the ranging, then give the error simulation diagrams, lastly select the asymmetric double-sided two-way ranging scheme. In actual location, to solve the problem of no solution of equations, the least squares algorithm is proposed in this thesis, which can estimate the optimal position of the tag.Thirdly, based on STM32 chip and the DWM1000 module, we complete the design and implementation of hardware and software. In terms of hardware, we finish the schematic drawing and the design of PCB layout. For software, it mainly has two functions, positioning and location display.Finally, two measurements are arranged, an end-to-end ranging test and a three-station-based positioning estimation. Then we analyze the causes of ranging errors and correct them. After correction, ranging accuracy and location precision are 10cm and 20cm, respectively. It can be seen that the system has met the requirements of indoor high-precision positioning.Key words: satellite positioning, indoor positioning, UWB, STM32, TOA目录第一章绪论 (1)研究背景及意义 (1)室内定位技术现状 (1)1.2.1 蓝牙定位技术 (2)1.2.2 WiFi定位技术 (2)1.2.3 ZigBee定位技术 (3)1.2.4 射频识别定位技术 (2)1.2.5 红外线定位技术 (4)1.2.6 超声波定位技术 (4)1.2.7 超宽带定位技术 (5)论文结构安排 (6)本章小结 (7)第二章UWB技术概述 (8)UWB技术发展历程 (8)UWB定义 (9)UWB实现方式 (10)2.3.1 脉冲无线电 (10)2.3.2 多带超宽带 (11)UWB信号工作频段和信道划分 (11)UWB技术特征 (12)UWB国内外研究现状 (13)本章小结 (14)第三章UWB定位系统模型及算法 (15)无线定位方法 (15)3.1.1 与距离无关的定位方法 (15)3.1.2 基于距离的定位方法 (17)基于TOA的测距算法 (22)3.2.1 单程测距 (23)3.2.2 单程双边测距及误差分析 (23)3.2.3 非对称双向测距及误差分析 (25)3.2.4 对称双边双向测距 (29)基于TOA的位置解算算法的优化 (29)本章小结 (33)第四章UWB定位系统设计与实现 (34)系统总体架构 (34)系统总体需求与分析 (35)UWB定位系统硬件设计 (36)4.3.1 系统硬件整体设计框架 (36)4.3.2 系统硬件设计电路 (37)4.3.3 UWB室内定位系统PCB设计 (46)UWB室内定位系统软件设计 (47)4.4.1 下位机测距、定位软件设计 (48)4.4.2 上位机显示界面设计 (50)本章小结 (50)第五章定位系统测试及分析 (52)定位系统测试 (52)5.1.1 端到端的测距实验 (52)5.1.2 基于三基站的定位实验 (53)定位系统测试分析 (54)5.2.1 测距误差来源分析 (54)5.2.2 收发时间戳校准 (54)5.2.3 随机误差校准 (56)5.2.4 定位测试结果 (58)本章小结 (58)第六章总结与展望 (59)总结 (59)展望 (59)参考文献 (61)附录1 上位机工程目录结构 (64)附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 (65)致谢 (66)IV第一章绪论研究背景及意义随着科技的发展，无线通信系统相继出现，这使得以通信为基础的导航、定位等技术迅速崛起。
最详细的UWB定位技术介绍UWB（Ultra-Wideband）定位技术是一种基于无线电频率的定位技术，其特点是使用大带宽的无线信号来传输数据，这些信号在频谱中占用很宽的频带。
与其他定位技术相比，UWB定位技术具有更高的精度和更强的鲁棒性，能够在复杂环境中提供准确定位。
本文将详细介绍UWB定位技术的原理、应用和优势。
UWB定位技术的原理是基于时间差测距（Time-of-Flight, TOF）和接收信号强度指示（Received Signal Strength Indicator, RSSI）。
TOF是通过测量信号从发射器发送到接收器的时间来计算距离的技术，而RSSI是通过测量接收到的信号强度来估计距离的技术。
UWB定位系统通常由多个发送器和接收器组成，发送器发送无线信号，接收器接收信号并计算距离。
通过测量多个发送器-接收器之间的时间差和信号强度，可以确定接收器的位置。
UWB定位技术在室内环境中有广泛的应用。
在无线传感网中，UWB可以用于检测和跟踪物体的位置。
它可以应用于仓库和工厂的自动化管理，提高物流效率。
在智能家居中，UWB定位技术可以用于室内导航、追踪家庭成员的位置，实现智能安防等功能。
此外，UWB还可以用于无人机和机器人的定位和自主导航，提高无人飞行器的精度和安全性。
UWB定位技术相比其他定位技术具有几个优势。
首先，UWB的精度非常高。
由于UWB信号的大带宽和高时间分辨率，UWB定位系统可以实现亚厘米级别的定位精度。
其次，UWB定位技术对多径传播的影响较小。
由于UWB信号在传播时会发生散射和反射，导致多径传播效应，其他定位技术往往受到干扰。
但是，UWB信号的宽带特性使其对多径传播较为鲁棒，能够准确估计距离。
第三，UWB定位技术在复杂环境中也能提供准确定位。
由于UWB信号的宽带特性，它能够穿透墙壁、障碍物和烟雾等干扰物，从而在复杂环境中实现可靠的定位。
然而，UWB定位技术也存在一些挑战和限制。
基于UWB技术的室内定位技术研究1. 前言在现代社会中，基于室内定位技术的应用十分广泛。
例如，相对于GPS定位来说，室内定位技术在室内环境中具备更高的准确性、更快的响应速度等优势。
室内定位技术的研究和发展已经成为当前一个热门领域。
本文将着重探讨基于UWB技术的室内定位技术研究。
2. UWB技术介绍UWB（Ultra-Wide Band）是一种宽带信号传输技术，该技术主要应用于室内定位、雷达、通信等领域。
UWB技术的核心是利用超短脉冲信号进行高精度测量。
与其他传统的无线通信技术相比，UWB技术具备以下几个主要的优势：- UWB技术可以实现高精度测量：利用超短脉冲信号可以提高测量精度；- UWB技术具备高抗干扰性：UWB信号的抗干扰性非常好，能够避免受到其它无线信号的干扰；- UWB技术具有高速率传输能力：由于UWB信号的宽带特性，UWB技术可以在极短时间内传输大量的数据信息；- UWB技术可用于低功耗通信：UWB传输信号能量较低，能够在保证信息传输的同时降低设备的功耗。
3. 基于UWB技术的室内定位方案UWB技术在室内定位领域应用广泛，目前已有多种UWB基于的定位方案：3.1. TOF（Time-of-Flight）定位方案TOF定位方案的核心思想是基于信号传输的时间来计算距离，并实现位置定位。
在 TOF 方案中，首先需要对于基站发出的脉冲信号进行同步，然后记录脉冲信号到达标签的时间。
通过计算基站发出信号到标签位置的距离，从而实现标签的定位。
3.2. AOA（Angle-of-Arrival）定位方案AOA 定位方案的核心思想是通过测量到达基站信号的入射方向来确定标签的位置。
由于信号在传输过程中会发生反射、衍射等现象，使得基站接收到的信号方向会随着位置不同而发生变化。
通过多个基站同时接收信号的角度来计算标签的位置。
3.3. TDOA（Time-Difference-of-Arrival）定位方案TDOA 定位方案的核心思想是利用多个基站接收到信号的时间差来计算标签位置。
UWB室内定位系统 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！ 2. UWB无线定位 2.1 系统方案 2.1.1 定位概念 2.1.1.1 UWB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。 2.1.1.2 UWB-TDOA定位原理 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。 恒高四维定位TM系统产品即使用UWB-TDOA技术实现了高精度、高动态、高容量、低功耗的定位系统。 2.1.1.3 定位制式 定位制式分为跟踪定位和导航定位。跟踪定位指被定位对象不是位置的直接使用者，而是由监管后台直接使用位置信息；导航定位指被定位对象是位置的直接使用者，如果监管后台需要使用位置信息，可以由被定位对象将位置信息传输给监管后台。 恒高四维定位TM系统产品的不同系列分别支持跟踪定位和导航定位。 2.1.1.4 UWB-TDOA定位方法 UWB-TDOA定位方法分为下行TDOA定位和上行TDOA定位。下行TDOA定位指由定位基站发射UWB定位信号，定位标签接收UWB定位信号的定位方法；上行TDOA定位指由定位标签发射UWB定位信号，定位基站接 收UWB定位信号的定位方法。下行TDOA定位可以实现跟踪定位和导航定位，上行TDOA定位可以实现跟踪定位。下行TDOA定位和上行TDOA定位的特点对比见下表1，
表1 下行TDOA与上行TDOA定位方法对比
定位标签容量 下行TDOA > 上行TDOA 定位动态 下行TDOA < 上行TDOA 定位标签功耗 下行TDOA < 上行TDOA 定位基站功耗 下行TDOA > 上行TDOA 恒高四维定位TM系统产品的不同系列分别支持下行TDOA定位及上行TDOA定位，并且不同系列产品可融合使用，以此根据不同应用场景用户需求提供性价比最优化的解决方案。 2.1.1.5 UWB-TDOA的关键技术——同步 高精度的定位不仅需要高精度的时间测量技术，还需要稳定可靠的基准时间，由于晶振、锁相环等模拟电路的不确定性，需要高精度的同步技术解决UWB-TDOA定位中的频率同步和时间同步问题。通俗地讲，时间同步类似于将两块手表的时刻调整到相同时刻，但是由于两块手表机械的差异性导致的运行快慢会使两块表运行一段时间后出现偏差，此即需要频率同步来解决。目前同步技术分为有线同步和无线同步两种，有线同步指使用光纤、网线等线缆将定位基站直接相互连接或接入同步控制器实现定位基站之间的同步；无线同步指通过无线电实现定位基站之间的同步。通常有线同步精度较无线同步高，而由于有线同步需要额外铺设线缆导致有线同步成本较无线同步高。 恒高H1006无线同步技术深入无线电发射接收链路导致不同步的因素本质，使无线同步达到有线同步相同的定位精度。基于此同步技术，恒高四维定位TM系统产品实现了性价比的最优化。 2.1.1.6 UWB-TDOA定位系统架构 感知层定位基站定位标签定位信道（UWB)通信信道（Zigbee)传输层通信基站定位基站定位标签定位信道（UWB)通信信道（Zigbee)通信基站无线传输网(WIFI)有线传输网(以太网)通信信道（WIFI)通信信道（WIFI)通信信道（POE)通信信道（POE)通信信道（有线)服务层系统管理软件定位引擎软件网络层互联网局域网应用层系统应用软件应用层对外接口软件(SDK)对外接口软件对内接口软件定位基站定位基站图4 定位系统框架 如图4所示，UWB-TDOA定位系统产品由感知层、传输层、服务层、网络层、应用层组成。 感知层由定位基站、通信基站、通信定位基站共3类定位基站和定位标签组成，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。定位基站通过Zigbee通信信道与通信基站、通信定位基站实现参数配置、状态回传、上下行数据。 传输层分为无线传输网和有线传输网，无线传输网通过WIFI信道为定位基站提供数据传输链路，有线传输网通过有线以太网（如POE）方式为定位基站提供数据传输链路，并且有线传输网还为无线传输网提供数据传输链路。 服务层由UWB定位引擎软件、UWB定位系统管理软件、对内和对外接口软件组成，这些软件部署在系统服务层服务器。UWB定位引擎软件实现定位数据的解算，得到定位标签的坐标；UWB定位系统管理软件实现定位网、通信网、无线传输网的管理及维护功能，并作为应用层到感知层的数据交换桥梁；对内接口软件给我司自有系统应用软件提供数据接口；对外接口软件给第三方应用提供数据接口。 网络层分为互联网和局域网，局域网由用户方部署。 应用层包括系统应用软件和应用层对外接口软件，系统应用软件实现定位显示、轨迹回放等基础功能及应用定位数据的电子围栏、巡检、过程管理、考勤分析等拓展功能；应用层对外接口软件提供接口以便集成商或其他用户使用本系统的数据，我司自有应用层产品为EH2000系列软件。
2.1.2 系统产品类型 我司基于UWB-TDOA定位原理和无线同步技术，根据导航定位和跟踪定位、下行TDOA和上行TDOA定位方法，研发了3个系列的定位系统产品提供给客户以便在不同应用场景选用。 【参见《EH1006-UWB定位系统产品表》】
2.2 EH1006系统硬件设备 【参见《EH1006系列定位系统设备列表》】 2.3 定位系统软件 2.3.1 定位系统管理软件 2.3.1.1 EH100601定位系统管理软件EH100601F01 （1） 配置定位系统的各项参数 （2） 定位系统自组网及自动维护，保障系统稳定运行，
定位网络拓扑图 同步网络拓扑图
通信网络拓扑图 2.3.1.2 EH100602定位系统管理软件EH100602F01 （1）配置系统、网络、小区、基站以及各功能模块的参数配置， （2）实时监控并自动维护定位系统、网络、小区、基站以及功能模块， （3）实时监控定位基站数据流量并自动维护， （4）实时监测基站通信模块负载率及比特率，自动负载均衡以保障通信畅通，
2.4 EH100601“全无线”定位系统架构 根据EH100601定位系统的技术特点，设计了一种基站使用电池供电的架构。 该种系统架构中定位基站使用电池供电（续航时间大于1年）及无线通信，使定位基站只需要安装固定，不需要铺设线缆，以此节省系统的安装硬件成本和时间成本；整个系统只需要少数几台通信基站进行有线供电，通信基站亦可使用WIFI进行无线通信，一定程度降低通信基站的布设成本。该架构适用于EH100601系列定位系统产品中的所有电池供电型定位基站和所有定位标签。
2.5 EH100602定位系统框架 EH100602定位系统的框架如下图所示。 该系统的特点主要体现在： 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； 3、自恢复能力强，定位标签续航时间一年以上。 2.6 EH100603定位系统框架 EH100603定位系统框架如下图所示。 该系统的主要特点体现在以下几个方面： 1、定位基站电池供电，不需要布设任何线缆，实现真正“全无线”； 2、终端实时显示位置，实现导航功能，容量无限大； 3、可通过移动通信网络实现远程位置跟踪。
3. 视觉定位 3.1 视觉定位概念 恒高视觉定位系统建立在传统的计算机视觉算法基础上，融合了深度学习技术和大数据训练，使用单个普通相机，实现了高精度、高实时性的静态和动
