室内定位实现原理是什么?

室内定位实现原理是什么?,第1张

室内定位原理有几种:
蓝牙、WiFi类的一般是三角定位法,类似天上卫星定位,4个蓝牙基站可以立体定位一个点;

蓝牙室内定位

网络侧定位方案通过基于蓝牙网关(TD05/TD05A/TD05B/VDB2603)的定位系统配合蓝牙手环来对处于室内的人员位置信息做实时监控,并且可以实时遥控由蓝牙手环上传的心率、体温、步数等数据,定位精度达到2~3米,广泛应用于学校、养老院、医院、监狱等场所。

基于蓝牙网关的网络侧定位方案

定位原理:蓝牙网关通过有线(以太网)或者无线(WiFi)的方式进行与定位服务器的连接,用电源适配器(5V)或者POE的方式对每个蓝牙网关进行供电,蓝牙网关会将扫描到的防拆卸蓝牙手环收据通过现有有线网络或者是无线WiFi网络覆盖直接上传至定位服务器,从而实现蓝牙网络侧定位。

整套系统能监测实时位置、历史轨迹、实时心率、实时体温、实时步数、人员分布密度。

UWB室内定位图

UWB室内定位原理:

UWB的定位原理就是通过在室内布置4个已知坐标的定位基站,需要定位的人员或者设备携带UWB定位标签,UWB标签按照一定的频率发射脉冲,不断和四个已知位置的基站进行测距,通过一定的算法精确的计算UWB定位标签的位置。

UWB定位原理

UWB定位最简系统演示套件

UWB应用UWB定位主要应用场景有:电子围栏、FOLLOW ME、机器人定位、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、发电站定位等需要使用厘米级高精度室内定位信息的应用。

UWB超宽带室内定位整体架构:

UWB定位系统由UWB基站,UWB标签,UWB定位引擎和终端显示器构成。

隧道人员定位方案由远距离UWB基站,UWB工卡,UWB资产标签、POE交换机及UWB定位引擎算法和UWB定位系统管理平台组成。

方案设计:
在隧道的工作区域,间隔400-1000米的间距安装部署UWB基站VDU2506,为下井工作人员配置UWB工卡标签。管理人员通过在显示终端完成UWB基站及UWB标签的配置,UWB基站通过UWB信号和定位标签进行通信,再通过后台服务器端定位引擎解算,实现对UWB定位标签的精准定位功能,定位精度为10-30厘米。

工作原理:在隧道UWB定位解决方案中,工作人员佩戴的UWB标签通过超宽带脉冲信号发射出自身的信号,UWB基站接收到信号,通过信号飞行时间测算UWB定位标签和基站的距离,然后定位引擎采集不同UWB定位基站与标签的距离,从而计算出UWB定位标签当前位置,并在显示大屏上实时展示出来。

注意事项:
隧道人员定位方案一般采用一维定位即可,在矿道有弯道或者是拐弯的位置,需要适当增加UWB基站做定位补偿。

1、GPS定位

GPS定位是最常见的,它信号好、定位精度高、使用范围广,几乎所有需要定位的设备都会优先使用GPS定位。缺点是,不能信号透过金属和钢筋水泥混合物,因而不能在室内如地下停车场、高桥下、密集的楼房下使用。而且GPS在首次启动定位时,搜星速度慢,大约需要2~3分钟,不过现在这个缺陷也得到很好的解决了,很多内置GPS模块的GPS定位的设备都有AGPS或EPO辅助定位功能,帮助在搜星时快速定位位置,一般只需要几秒就搞定了,有的甚至实现秒定定位了。
2、北斗定位

北斗定位,众所周知,北斗是我国全力发展的可以跟GPS定位抗衡的卫星定位方式,定位原理跟GPS是一样的,都是根据天上的卫星来确定当前的位置的。虽然原理都一样吧,但是目前在定位精度、使用范围上还是有一定的差距,现在还是主要用于军事上,民用范围还在大力推广,民用范围定位精度几米到几十米都有,北斗模块的定位芯片价格相较GPS模块要高,在一些偏远山村,偏僻的地方可能会没有信号。
目前GPS卫星定位系统覆盖的是全球范围,能够确保地球上任何地点、任何时间能同时观测到6-9颗卫星(实际上最多能观测到11颗),而北斗现在仅对东南亚实现了全覆盖,计划在2020年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。
3、基站定位
基站定位,基站定位也是很常见的定位方式了,它是基于三大通信运营商建立的基站来定位的,那么它的优缺点就很明显了,附近的基站点多,那么定位就准,如果站点少甚至没有,那就定位误差大,或者是无法定位。一般说来,不管基站点多少,基站的定位误差在几十米左右,误差大的有几百米。
4、WiFi定位
WiFi定位,WiFi定位其实是室内定位方式的一种,但随着WiFi在室外的大范围覆盖,它也渐渐在室外定位技术上得到很好的应用。wifi定位的原理,这里就不细讲了,技术上的东西说深了其实更难理解,我们只要知道,一般情况下,wifi热点(也就是AP,或者无线路由器)的位置都是固定的,热点只要通电,不管它怎么加密的,都一定会向周围发射信号,只需设备能够扫到wifi,不需要连接wifi,定位端就能把检测到的热点的信息发送给服务器,服务器根据这些信息,查询、运算,就能知道客户端的具体位置了。WiFi定位的精度也是很高的,缺点是客户端必须能上网,而且附近必须有WiFi热点才行,离开大城市,这个功能就很难用到了。
5、蓝牙定位

蓝牙定位:蓝牙定位基于RSSI(Received Signal Strength Indication,信号场强指示)定位原理。蓝牙室内技术是利用在室内安装的若干个蓝牙局域网接入点,把网络维持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的主设备,然后通过测量信号强度获得用户的位置信息。根据定位端的不同,蓝牙定位方式分为网络侧定位和终端侧定位。
6、UWB定位

UWB定位:超宽带(UWB)定位技术是一种全新的、与传统通信定位技术有极大差异的新技术。它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TDOA定位算法,通过测量出不同基站与移动终端的传输时延差来进行定位。
室内定位硬件
得益于蓝牙低功耗、低成本和易部署的绝对优势,基于蓝牙定位技术的室内定位方案在市场应用范围极广,因此了解蓝牙室内定位硬件的也相对更多一点。蓝牙定位的定位硬件包括蓝牙网关、蓝牙Beacon、手环、手表等蓝牙标签以及智能手机、无线局域网及后端数据服务器等;UWB定位硬件产品主要包括定位引擎服务器、智能终端、POE交换机、UWB基站、UWB标签、UWB模块、软件接口等。
室内定位演示环境搭建
蓝牙室内定位演示环境的搭建方式都很简单,借助蓝牙网关或者是蓝牙Beacon就可以实现。蓝牙室内定位方案的主要定位硬件产品包括蓝牙网关、蓝牙Beacon、手环、手表等蓝牙标签以及智能手机、无线局域网及后端数据服务器等。
终端侧定位只要在需要定位的室内环境中布局蓝牙Beacon VG01/VG02即可,至少要3个。布局思路如下:水平间距控制在5-10m,部署要尽量均匀、竖直高度控制在3m左右;
网络侧定位只要在需要定位的室内环境中布局蓝牙网关TD03/TD05/TD05A,至少要4个,移动的人或物佩戴蓝牙标签(蓝牙手环或蓝牙工卡)。布局思路如下:水平间距控制在6-8m,部署要尽量均匀,竖直高度控制在3m左右,最高4m。
UWB室内定位演示环境的搭建方式其实也很简单,借助UWB基站、UWB标签就可以实现。UWB室内定位方案的主要定位硬件产品包括定位引擎服务器、智能终端、POE交换机、UWB基站、UWB标签、UWB模块、软件接口等。
UWB定位只要在需要定位的室内环境中布局UWB基站,至少要4个,移动的人或物佩戴UWB标签(UWB工卡/UWB手环)布局思路如下:水平间距控制在5-10m,部署要尽量均匀、竖直高度控制在3m左右。
作为位置服务提供商的SKYLAB研发出的定位系统已经具备了很完善的功能,包括实时位置显示、轨迹跟踪与回放、电子围栏、寻呼报警、视频联动、智能巡检、电子点名与智能考勤等。SKYLAB能提供包括蓝牙网关、蓝牙Beacon、蓝牙定位标签、UWB定位基站、UWB定位标签以及SDK算法和后台服务器,帮助企业快速开发出基于UWB定位系统的应用软件,实现企业安全管理,提高企业生产效率。

UWB下行TDOA定位技术简单的说就是定位基站发送定位信号,定位标签接收定位信号。这种工作方式和GPS类似,所以又叫室内GPS。下行TDOA是在终端进行位置坐标计算,同时EHIGH恒高的定位系统,可以通过标签上传这些数据到服务器,实时结算标签位置,这一点得归功于恒高定位系统自带的一套高实时性的物联传输网络。下行TDOA的优势是,基站决定信号发送的时间,所以基站的功耗较低,并且跟GPS有着同样的优势,即该系统的容量无限大的,终端获取位置信息的延时也很小,这种模式,适合用于目标的独立导航。

在国内的UWB室内定位生态圈中,能实现UWB室内定位下行TDOA定位技术的公司屈指可数,EHIGH恒高正是其中一家,并且早在2016年的福清核电建设工地项目上就已经被成功应用了。

综上所述,iphone要实现高精度导航,除了UWB室内定位芯片,还需要依靠大量定位基站的部署及下行TDOA技术,因此要搭建UWB室内定位生态圈,就需要产业链伙伴的加入,例如EHIGH恒高这样的UWB室内定位软硬件解决方案提供商既可以实现下行TDOA定位技术又可以提供大量的定位基站部署,那么iphone要实现大规模的导航定位应用将不再是“畅想”。

目前市场上使用最多的室内定位技术是蓝牙技术和UWB技术;

蓝牙定位:蓝牙定位基于RSSI(Received Signal Strength Indication,信号场强指示)定位原理。蓝牙室内技术是利用在室内安装的若干个蓝牙局域网接入点,把网络维持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的主设备,然后通过测量信号强度获得用户的位置信息。根据定位端的不同,蓝牙定位方式分为网络侧定位和终端侧定位。

UWB定位:超宽带(UWB)定位技术是一种全新的、与传统通信定位技术有极大差异的新技术。它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TDOA定位算法,通过测量出不同基站与移动终端的传输时延差来进行定位。

蓝牙定位与UWB定位对比:

首先是工程师最为关注的定位精度问题:目前蓝牙室内定位方案能够实现米级的定位精度;UWB定位已经能够实现厘米级高精度定位。

定位硬件:顾名思义,蓝牙室内定位方案的实现必然是建立在蓝牙室内定位产品的基础上,主要定位硬件包括蓝牙网关、蓝牙Beacon、手环、手表等蓝牙标签以及智能手机、无线局域网及后端数据服务器等。UWB定位硬件产品主要包括定位引擎服务器、智能终端、POE交换机、UWB基站、UWB标签、UWB模块、软件接口等。

应用领域:蓝牙定位主要应用于对人、物定位精度要求一般的室内定位,用于在一定空间范围内获取人或物的大致位置信息;UWB定位则主要应用于室内高精度定位,用于在一定空间范围内获取人或物的精确位置信息。

定位环境搭建:蓝牙定位布局相对简单,只要注意间隔范围就可以了,UWB定位布局相比蓝牙定位要复杂一些,因为涉及到UWB基站的安装。

最后,小编将SKYLAB室内定位工程师总结的各个领域室内定位解决方案选择要点告诉大家:室内定位从用途方向可以划分消费类和工业类。消费类主要实现室内人员引导、消费推送、安全监控、智能家居等商业应用。工业类主要实现消防安全、人员监控、设备引导、财产安全、智能工厂等应用。有些是侧重于单纯的室内定位,而有些则更侧重于导航功能、历史轨迹、电子围栏等功能,因此需要有针对性选择方案。单纯的室内定位、导航,对定位精度要求不高,可以优先选择蓝牙定位方案,侧重历史轨迹、电子围栏这些功能则可以优先考虑UWB定位方案;希望能够帮助到各位有室内定位方案需求的客户们。

化工厂人员定位可以采用UWB超宽带室内定位技术来实现,UWB定位系统大致分为位置感知层、网络传输层和定位应用层,主要包括:UWB定位基站、UWB定位标签、软件接口等。
UWB定位基站
定位基站(定位传感器)可以通过到达时间差(TDOA)测量技术,来确定标签的位置,并将数据传输至网络控制器及定位引擎软件,定位精度达到厘米级。
UWB定位标签
定位标签为有源标签,能做成不同的形态固定在物体、车辆或佩戴在人员身上使用,在不同应用环境下拥有多变性。它的定位精度最高可达到5-10cm,标签发出的UWB脉冲信号,通过定位基站(定位传感器)接收和传输。每一个标签都有唯一的ID号,可通过这个ID号将定位的物体联系起来,使定位基站(定位传感器)通过标签找到实际定位的位置。标签传输信号持续时间很短,能够允许成百上千的标签同时定位。
全局位置显示,历史轨迹,电子围栏,并提供位置信息对接客户应用服务器,具体协议双方协商;
UWB超宽带定位流程
(1)每个定位标签以UWB脉冲重复不间断发送数据帧;
(2)定位标签发送的UWB脉冲串被定位基站接收;
(3)每个定位基站利用高敏度的短脉冲侦测器测量每个定位标签的数据帧到达接收器天线的时间;
(4)定位引擎参考标签发送过来的校准数据,确定标签达到不同定位基站之间的时间差,并利用三点定位技术及优化算法来计算标签位置。
(5)采用多基站定位多采用TDOA(Time difference of Arrival)算法。
UWB化工厂人员定位SKYLAB/95POWER室内定位方案的功能介绍


欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址: http://outofmemory.cn/zz/10604981.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023-05-09
下一篇 2023-05-09

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

保存