20190眾銳于參考學習-無線uwbv

作者：吳婷日期：2019-01-11商業(yè)密級：B級銳捷網(wǎng)絡人員物資定位方案銳捷工業(yè)機器聯(lián)網(wǎng)方案介紹銳捷人員資產(chǎn)定位方案介紹銳捷人員資產(chǎn)定位技術詳解CONTENTS人員資產(chǎn)定位應用場景分析010203銳捷人員資產(chǎn)定位部署設計04人員資產(chǎn)定位應用場景分析巡檢難管控：電廠巡檢工作是保障電廠順利運轉的重要手段，傳統(tǒng)的巡檢情況完全取決于巡檢人員的個人經(jīng)驗和責任心。巡檢到位確認方式不科學，易被修改且無電子化管理，巡檢過程中漏檢、錯檢時有發(fā)生，監(jiān)控上存在真空區(qū)，難以對歷史記錄進行追溯和審核。安全難保障：在人員巡檢的過程中，一些特殊區(qū)域需要高空作業(yè)，遇到危險發(fā)生時，需要很長時間才能找到人員所處的位置并實時救援。國電某電廠——巡檢難管控、安全難保障通過對人員的精確定位，可以為精細化管理提供基礎數(shù)據(jù)。在公安司法系統(tǒng)的監(jiān)獄管理中，監(jiān)獄警力資源配置不合理，大多數(shù)監(jiān)獄以人防為主，警囚比例低。多數(shù)監(jiān)獄和看守所還停留在以巡警巡查加攝像機監(jiān)視報警的階段，人工作業(yè)仍占絕大比重，信息采集仍然只是單純依靠手工輸入，無法準確實時掌握犯罪的位置和人數(shù)；存在大量誤報警現(xiàn)象；無法分析罪犯的行為軌跡，做出合理的警力布防；無法嚴格做到對罪犯身份的唯一識別而不出錯。某司法監(jiān)獄——人員管控難服刑人員行為規(guī)范中和位置信息有諸多規(guī)定，如不超越警戒線和規(guī)定區(qū)域脫離監(jiān)管擅自行動；按規(guī)定時間、地點就餐；在指定鋪位就寢；野外勞動時需要向警官反映情況時三米外報告等。該公司叉車日產(chǎn)量400余臺，年產(chǎn)量10萬多臺，共計型號1000余種，數(shù)量大、型號多造成了叉車生產(chǎn)及倉儲找車的困難。定制化生產(chǎn)過程中遇到需要插隊提前生產(chǎn)時，找尋目標叉車不順利時耗費半天以上的時間。另一方面，生產(chǎn)入庫后，叉車停放密集，停靠在中間的叉車被周圍車輛團團圍住，一個倉庫3000多輛叉車在出庫時找不到對應車輛，需要安排三名以上人員專職找車，車輛之間間距小，人員查看中間車輛的車架號需要翻越周圍的叉車。某叉車生產(chǎn)集團——車輛調(diào)度難車輛生產(chǎn)及倉儲過程中，通過為車輛增加定位標識，一車一位置，只需一個人即可順利解決叉車調(diào)撥、出庫等找車難題。該集團生產(chǎn)的玻璃在各廠內(nèi)周轉時需使用專用周轉鐵箱包裝，每個鐵箱均按照產(chǎn)品形態(tài)定制生產(chǎn)，共約4000余種。全國11個倉庫中，每個倉庫使用約1-2萬個包裝箱，每個包裝箱成本約2000元。使用過程中存在一下問題：丟失率高：因無法做到有效的管理造成包裝箱丟失，每年經(jīng)濟損失約1000萬元。利用率低：玻璃產(chǎn)出后，因沒有及時找到或調(diào)撥合適的包裝箱而造成供貨延誤，影響品牌形象。某汽車玻璃生產(chǎn)集團——資產(chǎn)丟失、調(diào)撥延誤通過對資產(chǎn)進行定位管理，工作人員能夠實時掌握鐵架的數(shù)量和位置信息。聚焦兩大場景——基于動態(tài)位置的人員安全場景——基于動態(tài)位置的資產(chǎn)管控場景銳捷人員資產(chǎn)定位方案介紹上萬個員工，幾百個大型移動設備，不僅管理難，調(diào)度也很難養(yǎng)老院老人身體狀況各不相同，一旦發(fā)生危險，后果不堪設想隧道工地，施工人員發(fā)生危險無法及時發(fā)出求救信號，工人事故傷亡時有發(fā)生化工廠爆炸火災，有毒氣體泄漏，發(fā)生了事故怎樣減少傷亡損失一個汽車生產(chǎn)廠商那么多車，找一輛車難度就像森林尋寶人員資產(chǎn)管理面臨的挑戰(zhàn)本方案可廣泛應用于隧道管廊、司法監(jiān)獄、大型工廠、石油化工、養(yǎng)老醫(yī)院、倉儲物流、智能樓宇、機場車站等對人員和資產(chǎn)有定位管理需求的場景。銳捷人員資產(chǎn)定位管理方案本方案針對高端制造、電廠、監(jiān)獄等需要高精度定位的場景，通過提供UWB（超寬帶），實現(xiàn)室內(nèi)外精準定位管理。結合HOLO物聯(lián)網(wǎng)管理平臺，提供一套軟硬件綜合應用解決方案?？蓪崿F(xiàn)實時定位、人員資產(chǎn)分布、歷史軌跡回放、電子圍欄報警、人員資產(chǎn)管理等功能。藍牙定位標簽采用UWB定位可對人員物資實現(xiàn)亞米級定位；采用藍牙實現(xiàn)米級定位，藍牙標簽可實現(xiàn)1年低功耗工作；銳捷人員資產(chǎn)定位管理方案高精度定位方案——定位精度亞米級——超寬帶UWB技術平臺綜述HOLO平臺軟件為銳捷物聯(lián)網(wǎng)基礎設備提供基礎通訊和數(shù)據(jù)交付，并對物聯(lián)網(wǎng)基礎設備、終端提供信息維護，實現(xiàn)對設備配置上線、命令下發(fā)、批量升級等管理功能。內(nèi)置多種定位引擎，可實現(xiàn)高精度UWB存在檢測、一維定位解算、二維定位解算、三維定位解算。平臺功能一、支持多定位方案，實現(xiàn)實時定位、人員資產(chǎn)分布、歷史軌跡回放、電子圍欄報警等基礎位置服務。二、提供豐富的API接口支持二次開發(fā)應用。HOLO銳捷物聯(lián)網(wǎng)管理平臺實時顯示一些監(jiān)控區(qū)域和非監(jiān)控區(qū)域的人員或者物品數(shù)量，實時監(jiān)控所有場內(nèi)人員或物品的位置，并顯示在地圖上。位置監(jiān)控可以查看人員物資的熱度情況，今日累計數(shù)據(jù)、當前實時數(shù)據(jù)、實時熱度分布、圍欄駐留時間排名等信息，經(jīng)大數(shù)據(jù)分析后，可以實現(xiàn)樓宇人員管理效力，可以用以優(yōu)化人力成本投入，提高工作效率。熱力分布管理員通過手動查找，可定位被查人員或物資的位置信息，在地圖上顯示并實時跟蹤。位置搜索此功能可用于追蹤人員歷史位置和記錄每個時間段的行為軌跡。管理人員通過輸入人員姓名、起止時間進行相關人員位置信息的查詢，有助于管理者對人員工作狀態(tài)進行監(jiān)控，提高工作效率，完善管理體系。同時也可以對訪客等用戶進行管理。歷史軌跡查詢支持人員信息查詢、添加、刪除及批量導入。支持人員與定位標簽的綁定和解綁。人員管理對相關區(qū)域設置電子圍欄，可以實時監(jiān)控該區(qū)域內(nèi)所有人員的情況，進出時間、實時位置、活動軌跡等，通過系統(tǒng)對人員的身份識別、權限劃分、區(qū)域劃分來管控不同人員的訪問權限，若越權訪問系統(tǒng)會立刻發(fā)出報警提示。首先繪制電子圍欄，設置圍欄告警策略。電子圍欄越界告警越界告警，就是對于一些危險區(qū)域、或者劃分了人員權限的區(qū)域，人員進入危險區(qū)域告警，人員進入無權限區(qū)域告警，一旦非權限人員進入電子圍欄，后臺會發(fā)生告警，提醒管理人員立即安排人員查看現(xiàn)場情況。滯留告警

滯留告警，就是人員去了某個區(qū)域，此區(qū)域有規(guī)定的可滯留時間，一旦人員超過此時間，系統(tǒng)后臺就產(chǎn)生告警信息。一鍵告警一鍵告警是當人員遇到危險時，可以按人員定位標簽上的一鍵報警按鈕，及時發(fā)出告警信息，系統(tǒng)端該人員定位位置上的標簽會提示系統(tǒng)管理人員注意有人員報警，及時安排人員到現(xiàn)場排查情況。系統(tǒng)告警產(chǎn)品外觀產(chǎn)品類型定位基站腕帶型人員定位標簽工牌型人員定位標簽資產(chǎn)定位標簽產(chǎn)品型號RG-ULB111(IO)RG-ULT121(IO）RG-ULT131(IO）RG-ULT141(IO）供電方式48V標準POE充電鋰電池（800mAh）充電鋰電池（1000mAh）一次性鋰錳電池（2400mAh）功耗續(xù)航≤5W4月一充（0.3Hz）2月一充（1Hz）4月一充（0.3Hz）2月一充（1Hz）1年以上防護等級IP67IP67IP51IP66外形尺寸166x166x42(mm)55x40x16(mm)85x54x6(mm)ф52x27.5(mm)工作溫度-20℃～70℃-10℃～50℃-10℃～50℃-10℃～50℃存儲溫度-40℃～85℃-40℃～70℃-40℃～70℃-40℃～70℃安裝方式壁掛、吸頂腕帶掛繩黏貼、磁吸其它指示燈SOS、蜂鳴器、指示燈、震動、防拆報警SOS、蜂鳴器、指示燈蜂鳴器、指示燈、震動、防拆報警高精度定位組件—UWB基站、標簽場景分類智能制造電力能源司法監(jiān)獄隧道地鐵汽車整裝石油化工根據(jù)安全生產(chǎn)管理需求，利用高精度定位技術，實現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)工作人員實時定位和監(jiān)控，為安全生產(chǎn)保駕護航。定位對象：在崗工人、在廠資產(chǎn)、運輸叉車、廠區(qū)車輛、工廠AGV。根據(jù)安全生產(chǎn)管理需求，利用高精度定位技術，實現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)工作人員實時定位和監(jiān)控，精確管控以精益生產(chǎn)、合理調(diào)度安排、提高智慧工廠管理水平。定位對象：在崗工人、在廠資產(chǎn)、運輸叉車、廠區(qū)車輛、工廠AGV。根據(jù)產(chǎn)品出庫、叉車調(diào)撥難，需要提高生產(chǎn)效率需求，利用高精度定位技術，實現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)叉車和實時定位和監(jiān)控，為企業(yè)精確管控以精益生產(chǎn)、合理調(diào)度安排、提高智慧工廠管理水平。定位對象：在崗工人、在廠資產(chǎn)、運輸叉車、廠區(qū)車輛、工廠AGV。實時精確地定位嫌犯、干警，有效實現(xiàn)警情預警、人員追蹤、軌跡分析、無陪同告警等。定位對象：在監(jiān)獄監(jiān)所的監(jiān)管人與被監(jiān)管人（嫌犯、罪犯與獄警）。建筑施工環(huán)境艱苦惡劣，工種危險系數(shù)高，工作人員人數(shù)多，使隧道建筑施工企業(yè)面臨巨大的管理困難，迫切需求能夠高效、準確的人員管理和安全管理系統(tǒng)。高定位精度在發(fā)生事故時可以進行精確災后急救，具有巨大價值。定位對象：定位對象：隧道內(nèi)施工人員、管理人員、重要車輛。根據(jù)安全生產(chǎn)管理需求，利用高精度定位技術，實現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)工作人員實時定位和監(jiān)控，為安全生產(chǎn)保駕護航。在發(fā)生事故時可以進行精確災后急救，具有巨大價值。定位對象：在崗工人、在廠資產(chǎn)、運輸叉車、廠區(qū)車輛、工廠AGV。高精度大件貨物定位和電子圍欄管理，省人提效某車企案例UWB地堆貨物定位管理針對廠區(qū)品質車輛高精度定位和電子圍欄管理，大幅提高找車效率（例如，問題車輛查找及查看分布情況）UWB品質車輛定位管理針對廠區(qū)內(nèi)需要使用叉車進行配送，通過對叉車的定位，提升內(nèi)部物流效率UWB內(nèi)部物流叉車定位針對廠區(qū)成品車輛高精度定位和電子圍欄管理，大幅提高找車效率（成品車一般停在室外范圍很廣，找車難）UWB成品車輛定位管理高精度定位軌跡跟蹤可視/透明堆場快速找貨提升效率準確率減少人力減少出錯損失電子圍欄自動觸發(fā)位置報警關聯(lián)其他動作觸發(fā)先進的定位算法高精度人員定位、歷史軌跡和電子圍欄管理，進行安全區(qū)域管控和人員在崗監(jiān)控。某電廠案例UWB巡檢人員定位管理通過高精度人員資產(chǎn)定位和電子圍欄，對外來施工人員活動區(qū)域進行監(jiān)控，防止其進入危險區(qū)域造成安全隱患UWB外來人員定位外來施工人員會帶來一些物資，一些危險物質如果留在廠內(nèi)會給廠區(qū)帶來安全隱患。物質遺留報警有效降低事故發(fā)生。UWB外來人員物資定位出現(xiàn)重大危險時（如火災、爆炸等）查看所有區(qū)域人員位置情況，為設計安全撤離或救援方案提供依據(jù)。UWB廠區(qū)人員實時定位UWB人員資產(chǎn)定位技術詳解抗干擾性能強截獲率/偵測率低傳輸速率高帶寬大穿透性強低功耗UWB

UWB常見參數(shù)傳輸距離80m組網(wǎng)星型定位精度10cm傳輸速率6.8Mbps工作頻率4GHz（信道2）帶寬500MHz功率<1mw天線全向主要應用定位超寬帶通過發(fā)送和接收具有納秒或者納秒級別以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù),具有穿透力強、功耗低、抗干擾效果好、安全性高、系統(tǒng)復雜度低等優(yōu)點。超寬帶技術帶寬大，可以分辨多徑信號，能提供十分精確的定位精度。UWB——基于802.15.4常用定位技術優(yōu)缺點分析

定位精度常見技術實現(xiàn)難易常見場景投入成本功耗WIFI一般

（3~8m）基于RSSI的三角較易商場或連鎖門店客流統(tǒng)計，平安城市WIFI探針，室內(nèi)手機導航現(xiàn)有手機終端，定位網(wǎng)絡跟數(shù)據(jù)網(wǎng)絡統(tǒng)一，投入較低高藍牙適中（3~5m）基于RSSI的三角較易提供室內(nèi)手機導航、微信搖一搖營銷推送的信標方案，藍牙網(wǎng)關掃描手環(huán)、標簽進行人員資產(chǎn)定位管理現(xiàn)有手機終端，信標方案免布線，基站成本低，投入較低低UWB高（30cm~1m）基于雙向測距的三角定位，基于到達時間差的雙曲線解算較難安全相關行業(yè)使用較多，對人員資產(chǎn)進行高精度定位管理需要專門芯片的定制終端，普通手機不支持，基站專門部署定位網(wǎng)絡，投入相對較高低UWB——技術原理UWB定位是基于時間測量來計算的，分為TOA與TDOA兩種TOA，通過測量被測標簽B與已知位置基站(P1、P2、P3)間的報文傳輸時間，計算出距離；采用三個以上的距離值，通過三角定位，計算出被測器件位置。不需要已知位置基站間時間同步TDOA，通過獲取被測器件與多個已知位置基站的報文飛行時間的時間差，利用雙曲線法來計算被測器件的位置。需要已知位置基站間時間同步UWB——TOA報文交互基站跟標簽的報文交互，基于TOA的定位過程主要有如下三階段：發(fā)現(xiàn)階段，UWB標簽定時發(fā)送Blink廣播，各基站收到后發(fā)送給后臺定位組件，定位組件根據(jù)算法選出參與測距的UWB基站發(fā)起對標簽的測距。測距階段，標簽跟UWB基站進行三次報文交互測距，基站收集得出到達時間乘以光速推算出距離給后臺定位組件。解算階段，后臺根據(jù)多臺基站上報同一標簽的距離信息通過三角解算得出標簽位置。UWB——TDOA報文交互基站跟標簽的報文交互，基于TOA的定位過程主要有如下三階段：發(fā)現(xiàn)階段，UWB標簽定時發(fā)送Blink廣播，各基站收到后打上時間戳發(fā)送給后臺定位組件；時間同步階段，主基站定時發(fā)送時鐘同步幀跟附近的從基站進行時鐘同步，各基站收到后打上時間戳發(fā)送給后臺定位組件換算成同一基準；解算階段，后臺把不同基站收到同一標簽信號的時間換算成同一基準時間得到時間差，再根據(jù)雙曲線算法算出標簽位置。TOA和TDOA優(yōu)缺點分析功耗TOA：1次定位標簽需要和不同基站進行多次發(fā)送接收，標簽發(fā)送完需要打開接收窗口接收基站發(fā)送的報文，功耗較高TDOA：1次定位標簽只發(fā)送1個blink報文，每次發(fā)送完即可休眠，不需要切換到接收態(tài)，功耗低系統(tǒng)容量TOA：1次定位標簽需要和每個基站都發(fā)送接收多個報文，占用更多的空口時間，單位時間內(nèi)定位的標簽總數(shù)就更少，容量較低。TDOA：1次定位標簽只需發(fā)送1個blink報文，占用空口時間更少，單位時間內(nèi)定位的標簽總數(shù)就更多，整個系統(tǒng)容量高。部署TOA：標簽跟定位基站盡量可視；TDOA：除標簽跟定位基站間可視，同個分組內(nèi)的主從基站間需要無線時鐘同步，也要盡量可視；UWB——定位方式_0維定位典型應用為房間、不需要精確定位的區(qū)域，用于檢測目標是否在指定區(qū)域。這種模式只需要一個基站，標簽和基站進行信號強度感知或點對點測距即可完成。UWB——定位方式_一維定位典型應用為巷道、管廊定位，只需要定位目標的相對位置。一般會忽略巷道的寬度，不同位置的定位坐標在一條直線上，即X或Y坐標相等。UWB——定位方式_二維定位二維定位需要確定標簽在空間的X、Y坐標，通過三個以上的基站（推薦4臺），確定區(qū)域內(nèi)的標簽的位置，可以得出基站的二維坐標。在這個系統(tǒng)中，由于只有二維坐標，基站需要放置在統(tǒng)一高度，或者通過程序彌補誤差，不然Z軸的距離會投影到二維上帶來誤差。另外長寬比例最好不要大于2:1，如果大于2:1會增加解算不出結果的概率，并且會放大誤差。UWB——定位方式_三維定位實現(xiàn)三維定位，需要求出被定設備的XYZ的三軸坐標，在基站架設的時候，需要特別拉開對角線基站的Z軸高度差，以確保在Z軸上的精確度，必須要四個以上基站才能完成。UWB——影響超寬帶定位精度的原因超寬帶技術具有GHz量級的帶寬，多徑信號分辨率強，脈沖持續(xù)時間極其短，時鐘分辨率高，且具有很好地抗干擾能力。在實際系統(tǒng)中由于一些主客觀原因仍然存在精度誤差，在超寬帶網(wǎng)絡中基站和標簽之間NLOS傳播，基站之間時鐘偏差等因素都會影響定位精度。定位誤差來源之一：NLOS傳播問題GPS系統(tǒng)正是基于LOS傳播才實現(xiàn)了對目標的精確定位(所以在室內(nèi)效果不好！)。但是室內(nèi)超寬帶網(wǎng)絡基站和多個標簽之間實現(xiàn)LOS傳播通常是很困難的，如果標簽和基站之間電波傳播的LOS路徑被建筑物阻擋，電波只能以反射，折射等非視距傳播(NLOS)方式進行傳播。得到一個錯誤的定位估計值，必然造成定位算法的性能顯著下降。定位誤差來源之二：時鐘誤差超寬帶定位主要采用基于時間的算法進行定位，在單向傳輸鏈路上數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收存在著很多不確定性的時間耗費，當微處理器準備好數(shù)據(jù)幀并把數(shù)據(jù)幀轉換成超寬帶信號這段時間受到處理器上下文的影響，當脈沖發(fā)送的時候需要等待訪問傳輸通道，脈沖在通道中的傳輸延遲，接收方接收并且處理脈沖信號的時間花費也是不確定的。這些不可預測的時鐘誤差都將影響定位精度。定位誤差來源之三：其他地圖誤差，參與定位的各個基站之間的相對位置，標簽和基站之間的相對位置差異都將影響定位精度。UWB——超寬帶定位技術特點銳捷超寬帶定位技術具有如下特點：高精度，典型精度可達亞米級，最高30cm；支持大容量標簽；系統(tǒng)實施簡易，無需特殊的時間同步設備；以TDOA定位技術為主，極大地節(jié)省標簽電池壽命；同時支持0維、1維、2維、3維等不同定位方式，適應各種場景；基站通過有線以太網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)至定位引擎；可配置調(diào)節(jié)標簽刷新頻率；開放式體系結構設計，提供基于Restful的應用程序API開發(fā)接口，方便第三方系統(tǒng)進行開發(fā)和整合應用軟件。UWB人員資產(chǎn)定位部署設計部署設計超寬帶定位基站的部署可以通過支架安裝方式，支架安裝方式靈活，架設方便，適用于施工過程的建筑等無法進行