UWB在定位领域的应用

donetech

系统构成：    iLocateTM UWB定位系统采用无线超宽带UWB技术，构建了革命性的高精度实时定位系统RTLS，该系统在传统的应用环境中稳定达到15cm的3D定位精度，系统包含三个组成部分：传感器sensor、有源定位标签tag和定位平台iLocateTRM,在该系统中，定位标签tag利用uwb脉冲信号发射出位置信息给传感器sensor，传感器接受到信号后采用TDOA和AOA定位算法对标签位置进行分析，最终通过有线以太网传输到iLocate服务器。iLocateTMUWB定位单元可以实现无缝蜂窝连接，将定位空间无限扩展，定位标签可以在各个单元自由行走，通过定位平台软件分析，将定位目标真实地以虚拟动态三维效果显示出来。
1. 定位传感器Sensor

Series 7000系列传感器是一种精密测量仪器。它包含一个天线阵列，以及UWB信号接收器；可以通过检测定位标签发出的UWB信号，来计算该标签的实际位置。在工作过程中，每个传感器独立测定UWB信号的方向角和仰角(AOA)；而到达时间差信息(TDOA)则必须由一对传感器来测定，而且这两个传感器均部署了时间同步线；这种独特的AOA、TDOA相结合的测量技术，可以构建灵活而强大的定位系统。目前Ubisense 单个传感器能测得较为准确的标签位置；而通过两个传感器的接收信号能测定更为精密的3D 信息；传感器的这种特性大大降低了系统部署的硬件开销，显著改善了系统的稳定性与可靠性。7000series传感器系统特点：? 系统适时性好每个传感器均支持持续达160HZ的刷新速率，这意味着每个传感器或定位单元能够以6.25ms的速度对标签(Tag)进行定位。? 安装灵活 可扩展性强Ubisense采用蜂窝单元体系结构来适应小规模到较大规模的系统部署。用户能够将数以千计的传感器集成到单一的企业应用系统中，并能够监控无限大区域，管理大量的定位标签。? 支持有线、无线方式传感器能够工作于标准的有线或无线环境，采用诸如802.11接入点、以太网关、5类线，实现传感器与服务器之间的通讯。? 双向通讯模式Ubisense 7000系列传感器与任意标签(Tag)之间的通讯支持双向通讯模式。这使得Ubisense定位系统能够动态管理标签，包括根据最佳的定位与电源管理方式，适时改变标签的刷新速率；系统同时采用这种双向通讯模式来对控制、测算信息进行动态管理。? 保养维护方便传感器采用标准的以太网通讯方式进行远程管理。固件程序可以通过网络下载到传感器中，这使得用户很容易对传感器进行升级，也方便了传感器对新功能的加载。
2. 定位标签Tag

紧凑型标签是一种较小的设备，可置于资产设备、交通工具上，并获取精度达15cm的3D动态定位信息。它针对苛刻的工业应用环境设计，并包含许多先进的功能：一个LED指示灯；一个能立即激活静止标签的运动检测传感器；一个事件触发按钮。紧凑型标签集成多种安装固定方式，以方便的部署于任何物体或表面。特别需要指出的是，UWB信号并不受所贴附物体(包括金属和液体容器等)材料特性的影响。? 双重射频体系Ubisense 标签采用独特的双重射频体系结构。标签的精密定位测量采用UWB 超宽带脉冲信号，同时采用常规的双向2.4GHz 信号进行控制与测算信息传输。? 双向通讯模式双向通讯的功能使得Ubisense 系统能够做到：动态管理标签；刷新速率可变；发送自识别码命令实现LED 灯指示；报告电池状态信息和可编程按钮的触发事件。? 灵活的刷新速率Ubisense 软件平台允许标签根据当前活动情况，自动的调节刷新率。如果标签正在快速移动，标签的刷新率能够随着速度的减缓而自动调节；这容易使定位与电源的管理得到最佳化。在标签不移动的时候，能够进入睡眠状态以保存电能。标签内置了运动检测传感器，确保在移动时立刻进入数据传输状态。? 可编程交互按键紧凑型标签提供一个可编程的按钮，为交互应用提供上下文输入，例如一扇门可以编程为锁定和打开；摄像机能够编程为放大和缩小。? 环境适应性强紧凑型标签设计能够适用于苛刻的工业现场环境，并具防水防尘功能。? 长电池生命周期对于典型的应用，紧凑型标签能够持续5年的使用时间而不需要更换电池；自动化的电池状态报告使得维护更为方便。当电池用完时，电池也比较容易更换。
3. 定位平台iLocateTM

iLocateTM定位平台是唐恩自主研发的能够支持多种硬件底层如UWB、WSN、RFID、WIFI等，与上层场景、业务软件相结合，用户可以很方便地对监控场所进行部署，并将定位网络协同在一个实时、高精度的状态下获取定位的性能，能将场景实时动态地虚拟出来，改平台具有系统稳定可靠，定位功能完整，实时性能好，管理功能健全，系统安装方便，集成方式简单，使用简单，易于二次开发等扩展特点。? 定位功能完整能够实时监控指定空间的人、物位置信息，并通知监控终端；能够存储并向多个终端客户发布2D/3D位置信息数据；实时存储并发布用户自定义2D/3D图像；能够创建、导入或编辑用户自定义的2D/3D空间模型；? 实时性能卓越蜂窝状子区域定位管理，能够覆盖无限\空间范围内的人、物；运用工业级标准的UDP与多客户端进行实时数据通讯；? 管理功能健全完整的容错机制，易于群集化服务的体系结构；所有服务支持WinXP、Linux交叉平台操作；图形化工具，支持监控、备份、恢复与升级；所有服务具有用户自定义权限和256位AES加密功能；? 系统安装方便系统的图形化功能，支持导入建筑模型、定义人物模型、创建可视化图像、定义空间关系、加密权限等各种服务；? 集成方式简单100%可操控的.NET 2.0 API，可用于观察每一个系统函数的所有数据和控制；方便的管理基于DirectX.NET 2.0的2D/3D可视化控件；? 易于开发扩展图形化数据模型工具利用.NET 2.0 API 产生稳定的用户自定义服务；用户自定义服务均继承了容错、易管理特性；传感器模拟器工具允许对复杂的定位感知应用进行脚本测试；
2， UWB与其他定位技术的优势

以往基于场强信号和信号质量技术来定位的RFID,WIFI,ZIGBEE等传统定位技术，定位精度往往不能令人满意，UWB定位技术的出现填补了高精度定位领域的空白。

donetech

目前唐恩科技又推出准UWB产品---iLocateWSN定位系统
iLocateTM WSN实时定位系统采用自主开发的准UWB产品，实现P-RTLS的性价比最优化。该系统能够运用于传统的工业环境，以及诸如资产监管等亚米级的定位场合，并达到60cm的2D定位精度；系统包含三部分：有源标签、传感器基站以及iLocateTM软件平台。在该系统中，标签与定位传感器之间进行基于TOF(Time of Flight)算法的双向到达时间运算，并精确计算出标签与传感器的距离；系统运用多个传感器的测量数据来获取、分析标签的空间位置，最终将该信息传输给相关信息系统。iLocateTM  WSN定位系统传感器基站按照蜂窝单元(Cell)的形式进行组织，并支持标签在同一空间坐标系下不同定位单元间漫游；每个定位单元中，主传感器通过工业现场总线或以太网将标签位置发送到iLocateTM定位平台，并进行实时的位置信息处理。该系统完全符合国际RTLS行业标准(ISO/IEC24730)。
三、        系统构成
iLocateTMWSN作为唐恩科技自主开发的准UWB定位产品，该系统包含三个组成部分：传感器基站Base,有源定位标签Tag和定位平台iLocateTRM。
1，基站BASE

定位基站传感器是一种精密测量仪器，由定位模块阵列、高性能处理器和供电系统组成。定位模块接受处理器的控制指令，并将定位数据传给处理器，处理器将定位数据进行综合处理后，通过工业系统总线或者以太网传给iLocate服务器。
参数指标
尺寸重量：尺寸20cmX13cmX6cm
          重量 350g
工作频率：2.4GHZ
工作条件：温度 -20℃-60℃（标准）
          湿度 0-95%   （无冷凝）
防护等级：工业级防护标准IP65
定位精度：典型精度 60cm的实时2D定位
产品认证：ISO/IEC24730
电源供电：低压直流9V
标准功耗2.5w
安装特性：可调节式支架

2，定位标签Tag

定位标签由定位模块阵列和电池模块组成，是一种体积小巧的设备，可置于人员、资产设备、交通工具上。并包行许多先进的功能：一个LED指示灯，一个内置震动传感器，标签集成多种固定方式以便部署于任何物体或表面。系统协议中含有休眠功能，当标签处于静止不动的时候，标签自动休眠
参数指标
尺寸重量：尺寸 12cmX6cmX2cm
          重量 45g
工作频率：2.4GHZ
工作条件：温度 -20℃-60℃（标准）
防护等级：工业级防护标准IP65
外部资源：震动传感器、LED指示灯
产品认证：ISO/IEC24730
电池供电：可充电池3.3V
最大功耗0.3W

3.定位平台iLocate
iLocateTM定位平台产品包含了符合ISO/IEC24730标准的自主底层引擎模块和兼容第三方系统的中间件，这些软件构建了性能卓越、可扩展升级的实时定位应用。该定位平台有系统稳定可靠、定位功能完整、实时性能好、管理功能模块健全、系统安放方便、集成方式简单、易于二次开发扩展的特点。
             性能指标：
1，        iLocate分布式定位平台基于底层驱动引擎的定位应用与业务软件，它能够支持不同的硬件底层如UWB,RFID,WIFI等，并且能通过定位引擎iLocate SpiderTM协同定位工作。
2，        iLocate定位系统基于.NET2.0平台开发，所有服务支持windows,linux交叉平台操作，并且客户端支持在PDA等多种移动设备上运行。
3，        系统提供.NET2.0 API接口，客户可以很方便地进行二次开发。
4，        平台集成了一系列开发工具，用户很方便为平台数据模型扩展为新类型对象。
5，        安装使用便捷、管理功能健全。图形化操作，用户可以很方便进行系统安装、备份、恢复与升级。
iLocateTM定位系统能融合多种定位技术及坐标系统，优化定位效果，提供强大的上层应用平台（场景、功能、数据等）支持。可以为人员定位、资产管理、仓储物流、安防监控、自动控制等系统。软件平台预览：

图2   iLocate定位平台预览







唐恩科技常州公司
地址：常州市常武中路801号常州科教城科南京大学研究院
邮编：213164
电话：(86)0519 86339750-602
传真：(86)0519 86339750-608