原创 uwb精确定位系统

 2009-3-20 11:29  3647 4 4 分类: 测试测量

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。