20190众锐于参考学习-无线uwbv

作者：吴婷日期：2019-01-11商业密级：B级锐捷网络人员物资定位方案锐捷工业机器联网方案介绍锐捷人员资产定位方案介绍锐捷人员资产定位技术详解CONTENTS人员资产定位应用场景分析010203锐捷人员资产定位部署设计04人员资产定位应用场景分析巡检难管控：电厂巡检工作是保障电厂顺利运转的重要手段，传统的巡检情况完全取决于巡检人员的个人经验和责任心。巡检到位确认方式不科学，易被修改且无电子化管理，巡检过程中漏检、错检时有发生，监控上存在真空区，难以对历史记录进行追溯和审核。安全难保障：在人员巡检的过程中，一些特殊区域需要高空作业，遇到危险发生时，需要很长时间才能找到人员所处的位置并实时救援。国电某电厂——巡检难管控、安全难保障通过对人员的精确定位，可以为精细化管理提供基础数据。在公安司法系统的监狱管理中，监狱警力资源配置不合理，大多数监狱以人防为主，警囚比例低。多数监狱和看守所还停留在以巡警巡查加摄像机监视报警的阶段，人工作业仍占绝大比重，信息采集仍然只是单纯依靠手工输入，无法准确实时掌握犯罪的位置和人数；存在大量误报警现象；无法分析罪犯的行为轨迹，做出合理的警力布防；无法严格做到对罪犯身份的唯一识别而不出错。某司法监狱——人员管控难服刑人员行为规范中和位置信息有诸多规定，如不超越警戒线和规定区域脱离监管擅自行动；按规定时间、地点就餐；在指定铺位就寝；野外劳动时需要向警官反映情况时三米外报告等。该公司叉车日产量400余台，年产量10万多台，共计型号1000余种，数量大、型号多造成了叉车生产及仓储找车的困难。定制化生产过程中遇到需要插队提前生产时，找寻目标叉车不顺利时耗费半天以上的时间。另一方面，生产入库后，叉车停放密集，停靠在中间的叉车被周围车辆团团围住，一个仓库3000多辆叉车在出库时找不到对应车辆，需要安排三名以上人员专职找车，车辆之间间距小，人员查看中间车辆的车架号需要翻越周围的叉车。某叉车生产集团——车辆调度难车辆生产及仓储过程中，通过为车辆增加定位标识，一车一位置，只需一个人即可顺利解决叉车调拨、出库等找车难题。该集团生产的玻璃在各厂内周转时需使用专用周转铁箱包装，每个铁箱均按照产品形态定制生产，共约4000余种。全国11个仓库中，每个仓库使用约1-2万个包装箱，每个包装箱成本约2000元。使用过程中存在一下问题：丢失率高：因无法做到有效的管理造成包装箱丢失，每年经济损失约1000万元。利用率低：玻璃产出后，因没有及时找到或调拨合适的包装箱而造成供货延误，影响品牌形象。某汽车玻璃生产集团——资产丢失、调拨延误通过对资产进行定位管理，工作人员能够实时掌握铁架的数量和位置信息。聚焦两大场景——基于动态位置的人员安全场景——基于动态位置的资产管控场景锐捷人员资产定位方案介绍上万个员工，几百个大型移动设备，不仅管理难，调度也很难养老院老人身体状况各不相同，一旦发生危险，后果不堪设想隧道工地，施工人员发生危险无法及时发出求救信号，工人事故伤亡时有发生化工厂爆炸火灾，有毒气体泄漏，发生了事故怎样减少伤亡损失一个汽车生产厂商那么多车，找一辆车难度就像森林寻宝人员资产管理面临的挑战本方案可广泛应用于隧道管廊、司法监狱、大型工厂、石油化工、养老医院、仓储物流、智能楼宇、机场车站等对人员和资产有定位管理需求的场景。锐捷人员资产定位管理方案本方案针对高端制造、电厂、监狱等需要高精度定位的场景，通过提供UWB（超宽带），实现室内外精准定位管理。结合HOLO物联网管理平台，提供一套软硬件综合应用解决方案。可实现实时定位、人员资产分布、历史轨迹回放、电子围栏报警、人员资产管理等功能。蓝牙定位标签采用UWB定位可对人员物资实现亚米级定位；采用蓝牙实现米级定位，蓝牙标签可实现1年低功耗工作；锐捷人员资产定位管理方案高精度定位方案——定位精度亚米级——超宽带UWB技术平台综述HOLO平台软件为锐捷物联网基础设备提供基础通讯和数据交付，并对物联网基础设备、终端提供信息维护，实现对设备配置上线、命令下发、批量升级等管理功能。内置多种定位引擎，可实现高精度UWB存在检测、一维定位解算、二维定位解算、三维定位解算。平台功能一、支持多定位方案，实现实时定位、人员资产分布、历史轨迹回放、电子围栏报警等基础位置服务。二、提供丰富的API接口支持二次开发应用。HOLO锐捷物联网管理平台实时显示一些监控区域和非监控区域的人员或者物品数量，实时监控所有场内人员或物品的位置，并显示在地图上。位置监控可以查看人员物资的热度情况，今日累计数据、当前实时数据、实时热度分布、围栏驻留时间排名等信息，经大数据分析后，可以实现楼宇人员管理效力，可以用以优化人力成本投入，提高工作效率。热力分布管理员通过手动查找，可定位被查人员或物资的位置信息，在地图上显示并实时跟踪。位置搜索此功能可用于追踪人员历史位置和记录每个时间段的行为轨迹。管理人员通过输入人员姓名、起止时间进行相关人员位置信息的查询，有助于管理者对人员工作状态进行监控，提高工作效率，完善管理体系。同时也可以对访客等用户进行管理。历史轨迹查询支持人员信息查询、添加、删除及批量导入。支持人员与定位标签的绑定和解绑。人员管理对相关区域设置电子围栏，可以实时监控该区域内所有人员的情况，进出时间、实时位置、活动轨迹等，通过系统对人员的身份识别、权限划分、区域划分来管控不同人员的访问权限，若越权访问系统会立刻发出报警提示。首先绘制电子围栏，设置围栏告警策略。电子围栏越界告警越界告警，就是对于一些危险区域、或者划分了人员权限的区域，人员进入危险区域告警，人员进入无权限区域告警，一旦非权限人员进入电子围栏，后台会发生告警，提醒管理人员立即安排人员查看现场情况。滞留告警

滞留告警，就是人员去了某个区域，此区域有规定的可滞留时间，一旦人员超过此时间，系统后台就产生告警信息。一键告警一键告警是当人员遇到危险时，可以按人员定位标签上的一键报警按钮，及时发出告警信息，系统端该人员定位位置上的标签会提示系统管理人员注意有人员报警，及时安排人员到现场排查情况。系统告警产品外观产品类型定位基站腕带型人员定位标签工牌型人员定位标签资产定位标签产品型号RG-ULB111(IO)RG-ULT121(IO）RG-ULT131(IO）RG-ULT141(IO）供电方式48V标准POE充电锂电池（800mAh）充电锂电池（1000mAh）一次性锂锰电池（2400mAh）功耗续航≤5W4月一充（0.3Hz）2月一充（1Hz）4月一充（0.3Hz）2月一充（1Hz）1年以上防护等级IP67IP67IP51IP66外形尺寸166x166x42(mm)55x40x16(mm)85x54x6(mm)ф52x27.5(mm)工作温度-20℃～70℃-10℃～50℃-10℃～50℃-10℃～50℃存储温度-40℃～85℃-40℃～70℃-40℃～70℃-40℃～70℃安装方式壁挂、吸顶腕带挂绳黏贴、磁吸其它指示灯SOS、蜂鸣器、指示灯、震动、防拆报警SOS、蜂鸣器、指示灯蜂鸣器、指示灯、震动、防拆报警高精度定位组件—UWB基站、标签场景分类智能制造电力能源司法监狱隧道地铁汽车整装石油化工根据安全生产管理需求，利用高精度定位技术，实现生产区工作人员实时定位和监控，为安全生产保驾护航。定位对象：在岗工人、在厂资产、运输叉车、厂区车辆、工厂AGV。根据安全生产管理需求，利用高精度定位技术，实现生产区工作人员实时定位和监控，精确管控以精益生产、合理调度安排、提高智慧工厂管理水平。定位对象：在岗工人、在厂资产、运输叉车、厂区车辆、工厂AGV。根据产品出库、叉车调拨难，需要提高生产效率需求，利用高精度定位技术，实现生产区叉车和实时定位和监控，为企业精确管控以精益生产、合理调度安排、提高智慧工厂管理水平。定位对象：在岗工人、在厂资产、运输叉车、厂区车辆、工厂AGV。实时精确地定位嫌犯、干警，有效实现警情预警、人员追踪、轨迹分析、无陪同告警等。定位对象：在监狱监所的监管人与被监管人（嫌犯、罪犯与狱警）。建筑施工环境艰苦恶劣，工种危险系数高，工作人员人数多，使隧道建筑施工企业面临巨大的管理困难，迫切需求能够高效、准确的人员管理和安全管理系统。高定位精度在发生事故时可以进行精确灾后急救，具有巨大价值。定位对象：定位对象：隧道内施工人员、管理人员、重要车辆。根据安全生产管理需求，利用高精度定位技术，实现生产区工作人员实时定位和监控，为安全生产保驾护航。在发生事故时可以进行精确灾后急救，具有巨大价值。定位对象：在岗工人、在厂资产、运输叉车、厂区车辆、工厂AGV。高精度大件货物定位和电子围栏管理，省人提效某车企案例UWB地堆货物定位管理针对厂区品质车辆高精度定位和电子围栏管理，大幅提高找车效率（例如，问题车辆查找及查看分布情况）UWB品质车辆定位管理针对厂区内需要使用叉车进行配送，通过对叉车的定位，提升内部物流效率UWB内部物流叉车定位针对厂区成品车辆高精度定位和电子围栏管理，大幅提高找车效率（成品车一般停在室外范围很广，找车难）UWB成品车辆定位管理高精度定位轨迹跟踪可视/透明堆场快速找货提升效率准确率减少人力减少出错损失电子围栏自动触发位置报警关联其他动作触发先进的定位算法高精度人员定位、历史轨迹和电子围栏管理，进行安全区域管控和人员在岗监控。某电厂案例UWB巡检人员定位管理通过高精度人员资产定位和电子围栏，对外来施工人员活动区域进行监控，防止其进入危险区域造成安全隐患UWB外来人员定位外来施工人员会带来一些物资，一些危险物质如果留在厂内会给厂区带来安全隐患。物质遗留报警有效降低事故发生。UWB外来人员物资定位出现重大危险时（如火灾、爆炸等）查看所有区域人员位置情况，为设计安全撤离或救援方案提供依据。UWB厂区人员实时定位UWB人员资产定位技术详解抗干扰性能强截获率/侦测率低传输速率高带宽大穿透性强低功耗UWB

UWB常见参数传输距离80m组网星型定位精度10cm传输速率6.8Mbps工作频率4GHz（信道2）带宽500MHz功率<1mw天线全向主要应用定位超宽带通过发送和接收具有纳秒或者纳秒级别以下的极窄脉冲来传输数据,具有穿透力强、功耗低、抗干扰效果好、安全性高、系统复杂度低等优点。超宽带技术带宽大，可以分辨多径信号，能提供十分精确的定位精度。UWB——基于802.15.4常用定位技术优缺点分析

定位精度常见技术实现难易常见场景投入成本功耗WIFI一般

（3~8m）基于RSSI的三角较易商场或连锁门店客流统计，平安城市WIFI探针，室内手机导航现有手机终端，定位网络跟数据网络统一，投入较低高蓝牙适中（3~5m）基于RSSI的三角较易提供室内手机导航、微信摇一摇营销推送的信标方案，蓝牙网关扫描手环、标签进行人员资产定位管理现有手机终端，信标方案免布线，基站成本低，投入较低低UWB高（30cm~1m）基于双向测距的三角定位，基于到达时间差的双曲线解算较难安全相关行业使用较多，对人员资产进行高精度定位管理需要专门芯片的定制终端，普通手机不支持，基站专门部署定位网络，投入相对较高低UWB——技术原理UWB定位是基于时间测量来计算的，分为TOA与TDOA两种TOA，通过测量被测标签B与已知位置基站(P1、P2、P3)间的报文传输时间，计算出距离；采用三个以上的距离值，通过三角定位，计算出被测器件位置。不需要已知位置基站间时间同步TDOA，通过获取被测器件与多个已知位置基站的报文飞行时间的时间差，利用双曲线法来计算被测器件的位置。需要已知位置基站间时间同步UWB——TOA报文交互基站跟标签的报文交互，基于TOA的定位过程主要有如下三阶段：发现阶段，UWB标签定时发送Blink广播，各基站收到后发送给后台定位组件，定位组件根据算法选出参与测距的UWB基站发起对标签的测距。测距阶段，标签跟UWB基站进行三次报文交互测距，基站收集得出到达时间乘以光速推算出距离给后台定位组件。解算阶段，后台根据多台基站上报同一标签的距离信息通过三角解算得出标签位置。UWB——TDOA报文交互基站跟标签的报文交互，基于TOA的定位过程主要有如下三阶段：发现阶段，UWB标签定时发送Blink广播，各基站收到后打上时间戳发送给后台定位组件；时间同步阶段，主基站定时发送时钟同步帧跟附近的从基站进行时钟同步，各基站收到后打上时间戳发送给后台定位组件换算成同一基准；解算阶段，后台把不同基站收到同一标签信号的时间换算成同一基准时间得到时间差，再根据双曲线算法算出标签位置。TOA和TDOA优缺点分析功耗TOA：1次定位标签需要和不同基站进行多次发送接收，标签发送完需要打开接收窗口接收基站发送的报文，功耗较高TDOA：1次定位标签只发送1个blink报文，每次发送完即可休眠，不需要切换到接收态，功耗低系统容量TOA：1次定位标签需要和每个基站都发送接收多个报文，占用更多的空口时间，单位时间内定位的标签总数就更少，容量较低。TDOA：1次定位标签只需发送1个blink报文，占用空口时间更少，单位时间内定位的标签总数就更多，整个系统容量高。部署TOA：标签跟定位基站尽量可视；TDOA：除标签跟定位基站间可视，同个分组内的主从基站间需要无线时钟同步，也要尽量可视；UWB——定位方式_0维定位典型应用为房间、不需要精确定位的区域，用于检测目标是否在指定区域。这种模式只需要一个基站，标签和基站进行信号强度感知或点对点测距即可完成。UWB——定位方式_一维定位典型应用为巷道、管廊定位，只需要定位目标的相对位置。一般会忽略巷道的宽度，不同位置的定位坐标在一条直线上，即X或Y坐标相等。UWB——定位方式_二维定位二维定位需要确定标签在空间的X、Y坐标，通过三个以上的基站（推荐4台），确定区域内的标签的位置，可以得出基站的二维坐标。在这个系统中，由于只有二维坐标，基站需要放置在统一高度，或者通过程序弥补误差，不然Z轴的距离会投影到二维上带来误差。另外长宽比例最好不要大于2:1，如果大于2:1会增加解算不出结果的概率，并且会放大误差。UWB——定位方式_三维定位实现三维定位，需要求出被定设备的XYZ的三轴坐标，在基站架设的时候，需要特别拉开对角线基站的Z轴高度差，以确保在Z轴上的精确度，必须要四个以上基站才能完成。UWB——影响超宽带定位精度的原因超宽带技术具有GHz量级的带宽，多径信号分辨率强，脉冲持续时间极其短，时钟分辨率高，且具有很好地抗干扰能力。在实际系统中由于一些主客观原因仍然存在精度误差，在超宽带网络中基站和标签之间NLOS传播，基站之间时钟偏差等因素都会影响定位精度。定位误差来源之一：NLOS传播问题GPS系统正是基于LOS传播才实现了对目标的精确定位(所以在室内效果不好！)。但是室内超宽带网络基站和多个标签之间实现LOS传播通常是很困难的，如果标签和基站之间电波传播的LOS路径被建筑物阻挡，电波只能以反射，折射等非视距传播(NLOS)方式进行传播。得到一个错误的定位估计值，必然造成定位算法的性能显著下降。定位误差来源之二：时钟误差超宽带定位主要采用基于时间的算法进行定位，在单向传输链路上数据帧的发送和接收存在着很多不确定性的时间耗费，当微处理器准备好数据帧并把数据帧转换成超宽带信号这段时间受到处理器上下文的影响，当脉冲发送的时候需要等待访问传输通道，脉冲在通道中的传输延迟，接收方接收并且处理脉冲信号的时间花费也是不确定的。这些不可预测的时钟误差都将影响定位精度。定位误差来源之三：其他地图误差，参与定位的各个基站之间的相对位置，标签和基站之间的相对位置差异都将影响定位精度。UWB——超宽带定位技术特点锐捷超宽带定位技术具有如下特点：高精度，典型精度可达亚米级，最高30cm；支持大容量标签；系统实施简易，无需特殊的时间同步设备；以TDOA定位技术为主，极大地节省标签电池寿命；同时支持0维、1维、2维、3维等不同定位方式，适应各种场景；基站通过有线以太网上传数据至定位引擎；可配置调节标签刷新频率；开放式体系结构设计，提供基于Restful的应用程序API开发接口，方便第三方系统进行开发和整合应用软件。UWB人员资产定位部署设计部署设计超宽带定位基站的部署可以通过支架安装方式，支架安装方式灵活，架设方便，适用于施工过程的建筑等无法进行