UWB(Ultra-Wideband,超宽带)人员定位系统是一种利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的无线通信技术,因其高精度、低功耗、抗干扰能力强等优点,被广泛应用于需要厘米级精确定位的工业场景,如煤矿、工厂、隧道、医院、监狱等。
以下是一套完整的UWB人员定位系统方案:
一、 系统概述
本方案旨在通过部署UWB定位技术,实现对特定区域内人员(或资产)的实时、高精度定位与管理。系统可实时显示人员位置、活动轨迹、区域统计、电子围栏报警、历史轨迹回放、一键求助、考勤管理等功能,提升安全管理水平和生产运营效率。
二、 系统架构
UWB人员定位系统通常由以下四个部分组成:
1. 定位基站 (Anchor)
功能:固定安装在区域的四周或关键位置(如巷道交叉口、硐室入口),作为信号收发节点,与标签进行通信,计算距离或角度。
部署方式:
TOA/TDOA模式:至少需要4个基站进行三维定位,3个进行二维定位。
AOA模式:通过相位差计算角度,可减少基站数量。
供电与通信:支持POE供电、220V交流电或电池供电;通信方式可选光纤、网线、RS485、4G/5G等。
2. 定位标签 (Tag)
功能:由人员随身携带(如集成在矿灯、安全帽、工卡、手环中),主动发射UWB信号。
类型:
普通标签:基础定位功能。
SOS标签:带一键求助按钮,紧急情况下可报警。
三防标签:防水、防尘、防爆,适用于煤矿、化工等高危环境。
长续航标签:电池寿命可达数月甚至一年以上。
供电:内置可充电锂电池或一次性电池。
3. 定位引擎 (Positioning Engine)
功能:核心计算单元,接收来自基站的数据,通过TDOA(到达时间差)、TOA(到达时间)、AOA(到达角度)或TWR(双向测距)算法,计算出标签的精确坐标。
部署:可部署在本地服务器或云端。
4. 应用管理平台 (Management Platform)
功能:人机交互界面,提供数据可视化和管理功能。
核心功能:
实时定位:在电子地图上显示所有人员的实时位置。
轨迹追踪:查看任意人员的历史移动轨迹。
电子围栏:设置安全区、危险区、限制区,人员越界时自动报警。
SOS报警:接收到SOS信号后,平台弹出报警并联动语音广播。
考勤管理:自动统计人员进出时间,生成考勤报表。
视频联动:当人员进入特定区域或触发报警时,自动调取附近摄像头画面。
人员统计:实时统计各区域人员数量。
低电量报警:监控标签电量,及时提醒更换或充电。
数据接口:支持与企业ERP、MES、监控系统、应急指挥系统对接。
三、 典型应用场景
四、 系统优势
高精度:定位精度可达10-30厘米,远超蓝牙、WiFi、RFID等技术。
低延迟:刷新频率高,可达10Hz以上,实时性强。
抗干扰:UWB信号带宽极宽,抗多径效应和电磁干扰能力强。
低功耗:标签功耗低,续航时间长。
高容量:支持大量标签同时定位。
安全性高:可用于高危、保密场所。
五、 部署流程
1. 现场勘查:测量区域尺寸,确定基站部署位置和数量。
2. 方案设计:绘制电子地图,规划基站、标签、供电和通信线路。
3. 设备安装:安装基站、布设线缆、配置网络。
4. 系统调试:校准基站位置,测试定位精度,优化算法参数。
5. 平台部署:安装定位引擎和管理平台,配置功能模块。
6. 人员培训:培训管理人员使用系统。
7. 交付验收:系统试运行,确保各项功能正常。
六、 主要厂商推荐
国内:
华云时空:煤矿UWB定位领域领先企业。
上海精位科技 (JWear):专注于UWB高精度定位。
恒旺数字科技:提供矿山、工厂等场景的UWB解决方案。
阿贝力特 (Ablelink):工业物联网与定位解决方案提供商。
国际:
Decawave(已被Qorvo收购):UWB芯片和模块供应商。
Ubisense(英国):工业级实时定位系统领导。
总结:UWB人员定位系统是实现智能化、精细化管理的重要工具。在选择方案时,应根据具体应用场景、精度要求、预算和环境条件(如是否需要防爆)来选择合适的厂商和产品,并确保系统具备良好的扩展性和兼容性。