面对日益增长的室内定位需求,要如何满足形形色色的要求,如何确定所选用的室内定位方案是合适实用的?针对这一问题,可从以下几方面中得到答案。
1、不同应用场景需要不同的室内定位模式
对于不同的应用场景,要实现精确室内定位,需要采用多维模式的定位技术,UWB室内定位技术就可以实现零维、一维、二维、三维等定位模式,可适应于各种复杂的应用环境。
零维定位模式属于存在性检测,能够检测一个房间里是否存在标签卡,多用于监狱、看守所、办案中心等,用于检测多个小房间之间是否有“串房间”的行为。
一维定位应用的原理就是测距应用,能够定位出标签卡的X线性坐标,适合隧道、管廊、矿井等多种走廊、道路性质的应用场景,精度最优可达到10cm。
二维定位需要定位出标签卡的X,Y平面坐标,通过三个以上的基站,确定区域内标签的位置,能够准确得知定位目标标签的位置及行为轨迹。常用于工厂、化工厂等大房间内,能够准确定位人员、物资的位置。
三维定位需要定位出标签卡的X,Y,Z立体坐标。中石UWB室内定位技术采用TDOA的方式,需要四个以上基站,常用于立体建筑内,能够精确判断标签位置,以及滞留时间。
2、室内定位系统架构分析
基于UWB定位技术的室内定位系统架构分析:
应用层:
通过解算层获取位置、人脸对比结果和视频联动视频流数据,以地图的形式实时显示个标签的位置和标签的携带者,并可以选择显示视频联动的监控画面。实现定制应用功能,提供SDK二次开发平台,实现快速二次开发。
服务层:
服务层包括高精度室内定位引擎、室内定位设备、网络管理和通用性的数据接口,这些软件部署在系统服务器。
网络层:
网络层分为局域网,提供数据传输通道。
传输层:
传输层也称主干通信网(简称“主干网”),是定位基站、人脸识别和视频联动摄像头(设备)与解算层、应用层之间的数据传输通道,可以选择有线或者无线传输方式。
感知层:
设备层主要包括定位基站和标签、人脸识别和视频联动摄像头。通过定位基站与定位标签的UWB定位信道实现对定位标签的定位,通过通信定位基站与定位标签的ZigBee通信信道实现定位基站对定位标签的参数配置、定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据。
3、更高精度的室内定位技术才能带来更高的应用价值
从精细化的行业应用需求来说,只有更高精度的室内定位信息才能带来更高的价值,因此米级的室内定位技术已经不再适用,相反在众多商业应用中10cm级的UWB室内定位技术成为室内定位行业刚需。
例如:隧道施工人员遇到事故时,需要10-30cm精度准确找到人员位置,提高救援效率;办案中心/监狱需要利用厘米级的室内定位技术协助搭建全局化、可视化的监管平台;石油化工行业需要10cm级的室内定位技术来保障生产效率、实现高效精准救援等等。
4、室内定位硬件设备是否能满足不同应用环境需求
监狱/看守所:由于定位需求的特殊性,针对犯人需要用到防拆手环,手环要求防拆卸、防剪断,并且可实时监测在押人员的生命体征。
石油化工:化工厂区域内,易燃易爆等危险品较多,所以在车间内、仓库等部署基站需要采用防爆型定位基站。同时中石化工厂室内定位系统还可联动各类现场传感器、视频监控、报警系统、智能化二道门。
工厂/施工工地:对于施工作业环境内,需要给人员佩戴安全帽型定位标签卡,小巧轻便,无感佩戴,实现精准定位同时保障施工安全。
煤矿/矿井:需要结合井口唯一性检测装置,进行无卡检测、多卡检测、替卡检测,同时还需联动气体、粉尘等传感器进行环境监测,在紧急情况下矿井室内定位系统可实现双向报警,提高事故响应速度。
要评价一项室内定位技术如何,可以从大容量、抗遮挡、低延迟、高刷新率、低功耗等几个维度进行评价。
通过对比各维度的性能指标,UWB室内定位技术均处于领先定位,该室内定位技术基本性能虽然优越,但具体到行业应用方案中,还需要进行多项技术优化。如中石()的UWB技术,从技术开发到应用,还需要专业的移动通信,雷达,微波电路,云计算与大数据处理等专业领域的技术团队,在全球定位芯片巨头decawave室内定位芯片的基础上,进行底层定位数据清洗、定位引擎算法优化、同步技术优化处理等开发研究,最终研发并产业化了精度更高(±10cm)、容量更大、延迟率更低的UWB室内定位技术。
所以UWB定位技术因为不同公司使用的技术手段或算法不同,其性能差异较大。