云都科技推出Strix UWB超宽带可视定位系统_行业动态_新闻中心_RFID世界网
云都科技推出Strix UWB超宽带可视定位系统
作者：云都科技
来源：RFID世界网
摘要：北京云都科技有限公司近期推出了Strix UWB超宽带可视人员定位解决方案通过在特殊的环境里运用一种安全、可靠的自动识别系统来区分、识别、跟踪和定位石化工作人员，具有定位精度高、系统功耗低、射频辐射小、抗干扰能力强、保密性强等特点。
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　　北京云都科技有限公司近期推出了Strix
UWB超宽带可视人员定位解决方案通过在特殊的环境里运用一种安全、可靠的自动识别系统来区分、识别、跟踪和定位石化工作人员，具有定位精度高、系统功耗低、射频辐射小、抗干扰能力强、保密性强等特点，支持实时定位、轨迹查询、险情报警、员工考勤、办公门禁、访客管理、工业巡检、移动办公等功能，保护内部工作人员和管理来访人员，并将信息系统中每个人的信息和现实中的每一个人动态的联系起来，主动识别并自动按照设定的规则进行报警，实现二维以及三维空间的定位，精度更是可以精确到1米内。
　　该系统可满足军工、石化、工矿、物流、仓储等工业领域的资产精细化管理系统及学校、医院、监狱等公共场所的人员、资产实时追踪系统。
UWB超宽带可视定位系统，可以利用强大的Mesh网络，也可以依托原企业内部的有线网络为石化行业不断增长的位置服务市场提供更有效和更精确的定位。这种定位方案将使危险区域定位精确地运行。
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浅析UWB超宽带定位系统的发展应用
　　【摘 要】近年来，全球定位系统（GPS）和北斗定位系统的应用日趋广泛，可以轻而易举的实现全球的定位，但在许多场合关于精确定位的应用仍有较大的局限性。首先，对于某些应用，精度依旧太低，无法实现精准的定位，同时由于受电磁干扰的影响，全球定位系统存在一定的死区，在一些封闭的环境中，像大型仓库、封闭的集装箱等，根本无法接收到GPS及北斗信号，定位也就无从说起了。如何实现上述环境的精准定位，已经成为了一个亟待解决的问题。 中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-6809001.htm　　【关键词】全球定位系统；北斗定位系统；电磁干扰 　　1.国内外现状 　　UWB（Ultra-Wide Band）超宽带技术优异的传输特性决定了其在安全领域的地位，所以在1994年以前UWB领域的早期研究，特别是冲击无线电通信领域的研究，属于美国政府的机密计划。1994年以后，许多研究计划才逐渐取消了保密限制，加快了UWB的发展速度。近年来，UWB的研究在国际上倍受重视，各国都在致力于超宽带技术及其产品的开发。 　　2.系统组成 　　2.1位置计算服务器 　　位置计算服务器包括位置计算引擎、图形呈现服务器以及数据信息计算中心，主要进行系统的数据统计和位置信息计算。 　　2.2定位锚点 　　主要通过UWB无线链路，同定位标签进行无线的信息交互，工作频率在3-7GHZ，定位精度在15cm。 　　2.3软件系统 　　（1）地图管理及设置。 　　（2）锚点管理。 　　（3）平台信息管理及设置。 　　（4）数据呈现。 　　3.关键技术 　　3.1脉冲信号加载技术 　　超宽带无线电中的信息载体为脉冲无线电，脉冲无线电是指以超短脉冲作为信息载体的无线电技术，这种技术的特点是，通过对非常窄（往往小于1ns）的脉冲信号进行调制，以获得非常宽的带宽来传输数据。 　　3.2无线通信调制技术 　　UWB无线通信的调制方式有两种：传统的基于脉冲无线电方式和非传统的基于频域的处理方式，其中传统的基于脉冲无线电调制方式又包括脉冲位置调制、脉冲幅度调制等。 　　3.3信道模型技术 　　目前尚未有一个通用的UWB信道模型，IEEE 802委员会关于UWB的信道模型提案主要有：Intel的S-V模型、Win-Cassioli模型等。其中修正后的S-V模型被推荐为IEEE 802.15.3a的室内信道模型，该模型能很好拟合UWB实验中得到的数据，已经得到广泛的认可，成为各研究机构进行UWB系统性能仿真的公共信道平台。 　　3.4天线技术 　　UWB系统中，通常使用的面天线，它的特点是能产生对称波束，可平衡UWB馈电，因此它能够保证比较好的波形。目前，UWB系统天线设计还处于研究阶段，没有形成有效的统一数学模型。 　　4.拟解决关键问题 　　4.1特定区域的精确定位 　　目前在反恐、应急、救援等应用中，室内定位是一个关注的热点。室内无法利用GPS、北斗等卫星定位系统，需要采用新的技术实现室内定位。UWB凭借其准确的定位优势，采用协作模式与GPS等室外定位系统结合，实现全方位立体化的定位。 　　4.2远距离分辨率 　　由雷达分辨理论可知，雷达信号的距离分辨率与其工作带宽有关，工作带宽越宽，其距离分辨率就越高。UWB雷达的距离分辨率相当高，一般可达厘米数量级。 　　4.3目标识别能力 　　UWB雷达目标回波由目标的早期响应和晚期响应组成，利用其晚期响应可得到目标的极点信息。对于大多数雷达目标而言，它们的极点具有不变性，即目标的极点与视角无关，只与目标的形状、结构和材料构成有关，是目标的固有属性，因此利用目标的极点可对目标进行识别。另外，利用目标的早期响应可得到目标的一维距离像，这也有利于目标的识别。 　　4.4目标成像的能力 　　一般说来目标成像要求有高的距离分辨率和角分辨率，采用超宽带雷达信号，将UWB信号与合成孔径技术相结合，可得到目标高分辨率的三维图像。 　　4.5发现隐蔽伪装的目标 　　由于UWB雷达具有较丰富的低频分量，因而具有穿透丛林、树叶，探测地表和墙后目标的能力。这一特点对于探测战场上隐蔽在丛林、草丛中的敌方坦克、火炮等极为有利。另外，隐身目标的隐身手段是针对电磁波某一频段而言，在UWB雷达信号宽频段的照射下，隐身目标的隐身能力会失效。 　　4.6极强的“四抗”能力 　　目前雷达面临着电子干扰、隐身技术、反辐射导弹和低空突防的严重威胁。UWB雷达工作频段极宽，隐身目标在它的照射下会原形毕露，电子对抗设备要对UWB雷达信号进行截获、分析和干扰也变得极为困难。由于UWB雷达信号低的截获概率和识别概率，反辐射导弹要想对它进行攻击也变得困难。 　　5.技术特色和创新点 　　5.1传输速率高，系统容量大 　　根据Shamon公式，系统的最大传输速率与系统的带宽成正比。UWB通信的带宽至少为500MHz，其传输速率可达1Gbps以上。传统的无线通信系统因为频带窄，要实现100Mbps以上的传输速率，必须采用多进制调制等方法，这就对信噪比提出很高的要求，同时提高了系统的复杂性。 　　5.2发射功率低 　　超宽带无线电的射频带宽可达1GHz以上，所需的平均功率很小。在短距离应用中，UWB发射机的发射功率低于1mw；低发射功率可以延长系统电源工作时间，而且发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也会很小。 　　5.3多径分辨力高 　　由于UWB采用持续时间很短的窄脉冲，其时间、空间分辨力很高，系统的多径分辨率很高，因此能充分利用发射信号的能量。实验表明，对常规无线电信号多径衰落深达10-30dB的多径环境，UWB信号的衰落最多不到5dB。多径衰落是无线通信的一大障碍，传统的无线技术容易受到建筑物内部和周围多径的干扰，而UWB信号由于对信道多径衰落不敏感，具有优良的抗多径性能，接收机通过分集可以获得很强的抗衰落能力，特别适合使用在室内等多径密集的场合，同时在进行测距、定位、跟踪时也能达到更高精度。 　　5.4保密性强 　　多数情况下，UWB信号的功率谱密度相当于自然的电子噪声，采用编码对脉冲参数进行伪随机化后，脉冲的检测将更加困难。由于UWB的发射功率低，信号隐蔽在环境噪声和其它信号之中，用传统的接收机无法接收和识别，必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调，因此增强了系统的安全性。 　　5.5穿透力强 　　窄脉冲具有很强的穿透力，UwB具有比红外线更广泛的应用，如帮助警察搜寻隔墙的逃犯，以及解救那些被围困在倒塌建筑物罩而的人们。此外，适用于窄带系统的丛林通信模型同样可适用于超宽带系统，超宽带技术还能实现隔墙成像等。 　　5.6定位精度高 　　信号的距离分辨力与信号的带宽成正比。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是其它系统的成百上千倍。UwB信号脉冲宽度在纳秒级，其对应的距离分辨能力可高达厘米级，这是其它窄带系统所无法比拟的。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。 　　6.结束语 　　采用UWB进行无线定位，可以满足应用中的无线精确定位的需求，在众多无线定位技术中有相当大的技术优势，目前的研究表明超宽带定位的精度在实验室环境已经可以达到十几厘米，此外，超宽带无线电定位，很容易将定位和通信结合，快速发展的短距离超宽带通信无疑将带动UWB在定位技术上的发展，而常规无线电难以做到这一点。虽然无线精确定位技术已经有了很多年的发展，但目前超宽带技术正处于发展的初级阶段，精确定位技术正在进行中，定位算法还有待改进，随着超宽带技术的不断成熟和发展，在重要物资定位系统、仿真训练系统以及特殊场景的人员定位系统都将有着长远发展前景，对我国信息化建设起到重要的推动作用。 　　【参考文献】 　　[1]牛?模?梁涛.超宽带无线通信系统的调制方式研究[J].电子质量，2004（05）.
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UWB超宽带定位由于定位精度高，可以应用在精度要求较高（10厘米级或亚米级）的场景下，涉及到工厂、仓库、隧道、交通、电力、监狱、司法、办公等精度较高的室内外结合的场景。此种场景下，UWB超宽带定位主要可以实现携带标签的对象（设备、资产等）的精准定位。
UWB超宽带定位的应用场景如下：
（1）UWB实现可视化的智慧工厂
在传统工厂部署UWB超宽带定位系统，集成精确定位和工业物联网，对离散制造中的工具、半成品、原材料和人员进行实时定位和监测，实现工具预置管理、生产进度把控、成品质量管理、原材料的物流控制、作业人员调度管理等功能，可实现制造环节的可视化，提升工厂效率和质量。
UWB实现可视化的智慧工厂
（2）UWB实现工业机器人的智能导航
UWB超宽带定位系统应用在工业机器人行业，通过人工智能集成多种技术、运用安全的软件控制方法，保障了工业车辆的精确定位和精密控制，实现工业车辆的自动驾驶和柔性导航：高速、安全的自动驾驶；无需设置固定路线、按需规划路线；自动地图测绘和环境自适应。应用于各类AGV、机器人等。
UWB实现工业机器人的智能导航
（3）UWB应用于监狱监管
UWB超宽带定位应用在监狱监管方面，采用可靠的识别、跟踪定位技术对在押人员实行精确管理，可实现监狱犯人智能监控（实时定位、人数清点、聚众分析）；
（1）对在服刑人员、狱警实时精确定位管理，保障监管安全。
（2）主动式的管理可对服刑人员实时盘点，异常位置实时报警。
（3）结合视频监控实现多态可视化监管。
（4）为智慧监狱提供改造效果评价的大数据基础支持。
监狱引入UWB超宽带定位可以极大的改善监狱管理方式，提供民警工作效率，同时也提高了监狱日常管理的安全性。
UWB应用于监狱监管
（4）UWB应用于电子围栏
UWB还可以应用于电子围栏，在后台设置电子围栏区域，可实现越界预警、滞留预警等功能。比如在化工厂，由于化工区域危险指数高，通过在重要区域设置电子围栏，一旦有人员未经授权越界或是滞留，系统立即预警。通过UWB可显著提升工厂安全等级。
UWB应用于电子围栏
（5）UWB应用于室内导航和定位
基于SKYLAB的UWB超宽带定位技术，可在商业大楼、智慧园区内实现跨楼层、跨建筑的精准导航，指引人员前往某个具体的功能区。比如医院的电子导医、商超店铺导航、停车场反向寻车、大型展会导览等。
UWB应用于室内导航和定位
（6）UWB应用于资产跟踪，危险品跟踪
UWB超宽带定位可以应用于资产跟踪和危险品跟踪。可查看被定位目标的历史移动轨迹，在后台实现直观的运动路线回放，便于进行事件追溯。
UWB定位系统可实时精确地定位员工、车辆或资产上微标签位置，零延时地将人、车、物的位置信息显示在控制中心，进行安全区域管理。
UWB应用于资产跟踪，危险品跟踪
此外，UWB超宽带定位的应用场景还有：
隧道、地下管廊施工作业中人员设备安全定位管理；
养老院老人的定位监护，防止走失；
大型汽车厂商停车场快速找车；
展厅、博物馆的展位智能导航，参展人员分析；
高危建筑工地通过UWB定位系统的电子围栏，越界报警，保障工人人身安全等。
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超宽带定位有哪几种常用的算法？
文章作者：admin&&&&时间： 15:54
是一种非常先进而且精准的技术，可以满足现在各种远距离无线通信的需求。在使用具有优势的超宽带定位技术时，要想获得精确的定位就要使用合理的算法，那么有哪些常见的超宽带定位算法呢？下面笔者来为大家简单的介绍几个常见算法。
超宽带定位在使用RSS算法的时候可以通过测量节点间的能量来估计目标与接收机之间的距离，由于接收信号的强度与传播的距离成反比，因此，距离的估算可以通过发射信号的强度和接收信号的强度利用衰减模型繁衍得到。超宽带定位的这种算法操作简单，而且成本也很低，但是在计算时需要考虑多径衰弱和阴影效应的影响。
AOA算法能测量未知点和参考点之间的角度并计算目标的位置。超宽带定位系统通过多个基站测量从定位目标最先到达接收机的信号的到达角度，从而估计出定位目标的位置。如果区域内的障碍物比较少，则可以利用AOA算法获得较高的定位精度，但是如果定位区域内的障碍物比较多，那么就要考虑多径效应的影响。
3.TOA/TDOA法
当超宽带定位使用AOA方法来计算时，由于多路径效应和接收机天线的限制，往往需要较多的传感器同时工作，这样会增加系统的应用成本。而利用TOA/TDOA联合定位算法，可以减少同时工作的传感器数量，并且获得待定位目标的三维坐标。
以上介绍的就是比较常用的超宽带定位算法，通过介绍大家可以了解到每一种算法都有自己的特点和优势，所以要想让广受好评的超宽带定位系统拥有更好的定位效果，就要根据实际需求配合最合适的算法来计算，从而得到最精确的目标位置。
产品介绍 防爆基站适用于工业等场所，用于接收、捕获和解析定
定位标签配置在被定位目标上，以广播方式向附近传感器发射脉
产品介绍 防水型接收机适用于室外和室内潮湿等区域，用于接收
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uwb超宽带高精度定位系统的应用场景有哪些？
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采纳率：24%
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