没有4G信号怎么进行人员定位？北斗RTK+UWB+LoRa能解决！

项目背景

传统采煤作业，人员多、环节冗杂、自动化程度低，且多以体力劳动为主，拥有较高安全隐患。为了把工人从危险的工作面采场解放到相对安全的监控中心，大部分矿场采用人员定位系统+双重预防系统，室外采用GNSS卫星定位、室内和井下使用蓝牙或UWB定位，联动定位标签、摄像头筑成一体化电子安全堡垒。

然而，在某些特殊情况下，当矿场处于网络服务盲区或者无基站覆盖区域时，如：在无人区的深山老林，或者无网络覆盖的大海。定位标签无法通过网络传输数据到定位引擎，进而无法对员工的行动轨迹进行监控。

有鉴于此，我公司推荐采用基于北斗RTK+UWB的定位系统，分别用2g和lora进行数据回传。

1.定位系统原理

（1）室内UWB：

UWB无线厘米级定位管理系统，采用无线脉冲定位技术，通过在定位区域布设无线定位基站，定位目标携带定位标签即可实时精确地定位目标位置。UWB技术是一种无线载波通信技术，不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波、窄脉冲传播数据，可将其理解为超宽频的蓝牙或WIFI,最高定位精度可达厘米级。

测距原理:uwb两个模块之间会相互发出脉冲信号，通常被定位方叫做TAG（俗称:uwb标签或者定位胸牌），固定方为Anchor(俗称定位基站），由TAG发出信号至Anchor的过程叫做Ping,Anchor将信号回执到TAG的过程叫做Pong,信号传输过程中会有微妙时间差，通过Ping--Pong--Ping这样一个过程，可让两个设备之间互相确认对方的距离，这个过程叫双向测距，简称为TOF。

（2）分层技术：原有定位是基于平面一维或二维定位，例下图

当我们要实现三维定位时，会有建筑物形成天然的屏障，在基于一维、二维设备部署位置情况下，在不同楼层的相对位置加装定位基站，人员携带定位胸牌，在不同楼层接收到定位基站的信号，根据定位基站的身份ID在系统中的显示，实现定位分层，例下图

对于 开放式 错层结构下的分层定位，需要在错层结构入口处加装一台用于识别的基站，然后在系统中进行区域的分格化逻辑，即同样为二维平面，但是不同错层间有分格化识别基站即可实现分格化分层处理方式，在系统地图上进行一一对应后可以达到分层的最终效果。

最后通过数据处理，可将数据应用于区域管控、位置查询、实时轨迹监控、历史轨迹查询、电子点名、电子考勤、电子巡检等，系统定位精度达到厘米级，精确管控以精益生产、合理调度、提升管理效率。系统图展示如下

（2）室外北斗+RTK

① 北斗定位

北斗卫星导航系统是全球首个提供三频信号服务的卫星导航系统，其三频信号对中长距离的卫星导航精密定位非常有利，不仅可以扩大作业范围，而且还能显著改善作业效率、精度和可靠性，对北斗差分定位系统的应用推广，可以打破GPS对我国精密定位市场的垄断，满足各类不同行业用户对精密定位，快速和实时定位、导航的需求，满足城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、环境监测、防灾减灾、交通监控等多种现代信息化管理的社会需求。

根据云层厚度、高楼、树和室外信号遮挡情况，卫星定位精度在5-20米之间，华安联大的RH301定位标签以其领先业内水准的高精度芯片和自研算法可讲精度控制在2-3米（固定解），5-15米（弱信号，浮点解）。

随着北斗应用的逐步发展，卫星定位基本应用性能已无法满足部分用户高精度应用需求，因此，北斗差分定位系统应运而生。北斗差分定位系统采用北斗网络RTK(实时动态定位：Real-Time Kinematic)技术，为精密工程测量、地形勘测、形变监测、精密农业等测量用户，提供近实时(秒级)的高精度定位基准服务。

② RTK差分技术

差分定位是相对定位的一种特殊应用。

高精度相对定位采用的是载波相位测量定位，而差分定 位则主要采用伪随机码伪距测量定位。

其基本方法是：

1.在定位区域内，于一个或若干个已知点上设置北斗接收机作为差分基站，连续跟踪观测视野内所有可见的北斗卫星伪距。

2. 经与已知距离比对，求出伪距修正值（称为差分修正参数），通过数据传输线路，按一定格式发播。

3. 测区内的所有待定点北斗定位终端，除跟踪观测北斗卫星伪距外，同时还接收差分基站发来的伪距修正值， 对相应的北斗卫星伪距进行修正。

4. 然后，用修正后的伪距进行定位。

5.华安联大的PCF101差分基站配合高精度定位标签，其纠偏定位精度优于3厘米，理论可达毫米级。

③ 标签数据回传

在定位系统框架，一般包含 定位标签、基站、服务器三个层次，数据传输一般用蜂窝网（2g 3g 4g 5g）、LoRa，特殊情况如海上船只定位、沙漠人员定位等会使用卫星通信（北斗短报文）。针对贵方提出的只有2g、且2g网络不稳定的情况，我司提出用LoRa + 网线作为数据传输方案，系统拓扑图如下。

室外：

定位标签→LoRa基站（如果用定位标签2g回传数据，则无需LoRa基站）→服务器→展示屏

室内：

定位标签→UWB基站→LoRa基站（如果用定位标签2g回传数据，则无需LoRa基站）→服务器→展示屏

（备注：LoRa基站——服务器——展示屏，用网线传输）