UWB高精度定位最优方式:全无线方式部署UWB定位系统解析

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一、什么是全无线UWB定位系统:

  • 包括UWB无线时钟同步、UWB无线定位、基站无线网络通讯完整的三部分才能称为全无线UWB定位系统。

行业内UWB解决方案厂家基本都能提供UWB无线时钟同步、UWB无线定位,但是推荐以及项目实际使用基站无线网络通讯的解决方案不多,关键的原因是这些厂家的UWB解决方案只支持中心化定位解算-如果厂家提供的定位解决方案,需要部署中心定位解算服务器,那就不支持实际项目基站无线网络通讯。

对于采用中心定位解算解决方案厂家而言,UWB定位基站只负责标签到基站的TOF测距或TDOA到达时间获取,这些数据都需要实时发送到中心定位解算服务器实现三角定位,基站不具备直接定位的功能。

在一个中/大系统(标签和基站具备一定数量)中如果每秒标签到基站的数据实时发送到中心,这个对于基站网络带宽有一定要求;同时对于三角定位而言,任何一个数据的丢失或没有实时达到中心解算服务器,定位结果就可能没有办法完成,所以基站网络的稳定性和实时性也有一定要求。

基于以上因素,采用中心定位解算的UWB厂家,一般只会在DEMO演示系统,UWB定位基站支持采用WiFi通讯方式,实际项目都不建议用户采用-真实的情况是:实际项目不支持。

UWB全无线定位系统的技术前提是定位算法必须前置在定位基站内实现

算法内置基站-去中心化、不需要定位引擎服务器

二、UWB基站无线通讯比有线通讯有哪些优势:

无线通讯部署优势是很明显的,很多工业现场不可能采用有线网络通讯方式。

  • 智慧工地对于人、车、物的位置空间管理,都希望定位系统可以随着作业面变化以及工地的变换,做到流动性快速部署,有线网路通讯方式显然满足不了这样要求。

  • 类似机场等大型或中型的户外空间的人员空间位置管理,同样希望采用无线通讯而非有线通讯。

  • 采用4G运营商蜂窝通讯技术路线,更是解决了通讯距离以及通讯系统的建设及维护工作。

三、UWB基站无线通讯有哪些技术可以选择:

由于定位解算工作都在UWB基站内部实现,基站无线通讯只负责上报定位数据结果,数据带宽要求只和定位基站所在区域的标签数量以及定位频率有关,一般最多几Kbps的带宽就可以满足。同时基站上报的是定位结果数据,通讯网络实时性要求不高。

UWB基站无线通讯包括WiFi、4G、LoRa几种代表性无线通讯方式;

  • WiFi代表中距离(50-100米以内)无线数据通讯技术,可选WiFi4、WiFi5或WiFi6;BLE MESH、Wi-SUN都可以考虑。

  • 4G代表的是运营商蜂窝无线通讯方式,4G/Cat1、NB都可以满足;如果不考虑成本,5G的支持当然没有技术问题。4G的好处在于利用现有通讯基站,只要有4G信号,就不用考虑通讯距离;局限性在于,对于非4G专网,用户担心数据的安全性;我们在涉及到工厂、机场等行业客户,都没有办法接受运营商的4G网络;电力、铁路和一些大型钢厂具备自建的蜂窝通讯专网。

  • LoRa的优势在于远距离(3-10公里)无线通讯,以及极高的抗干扰能力优势(LoRa:149dB、4G和5G不到90dB)。一种情况:用户需要远距离无线数据通讯,没有自建蜂窝专网,不希望采用运营商的蜂窝通讯,LoRa的LPWAN技术是唯一可选技术路线。第二种情况:在类似地下空间(没有蜂窝通讯),或者金属干扰十分严重的环境(蜂窝通讯不能正常工作),LPWAN也是唯一可选的无线数据通讯技术路线。

LPWAN通常是SubG(频率低于1G)技术,有LoRa、ZeTA、Wi-SUN等技术路线可以选择。考虑到UWB基站无线通讯对于数据带宽(几Kbps)的要求,以及尽可能实时性高的要求,类似LoRa WAN的物联网通讯技术是不适合的,需要采用LoRa私有协议实现UWB基站无线通讯。

四、UWB基站无线通讯如何实现:

  • UWB定位基站支持无线通讯的前提-定位算法必须在基站实现而非采用中心定位引擎服务器实现的方式;

  • 其次多数的定位算法需要基站之间交互数据,需要基于UWB或其他无线通讯技术实现定位区域内基站之间的无线数据通道,数据通讯带宽最好要保证到几M级别;

巨视安防高精度定位方案优势

全无线方式部署UWB定位系统

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