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多维度厘米级定位系统

时间:2017-12-22 作者:赵娟 阅读:
该项目实现方式是通过给需要被定位的人或者物体佩戴定位标签,在需要定位的场所部署定位基站,标签与基站之间采用UWB通信技术传输数据……

传统的定位技术如美国的GPS系统、欧盟的Galileo系统、中国的北斗和俄罗斯的GLONASS可以满足大多数室外应用场合,但是在信号无法覆盖的室内或存在干扰源的区域是无法正常使用的。

现阶段所采用的一些室内定位技术如RFID、WIFI、蓝牙、计算机视觉等,普遍存在着定位误差大、系统容量低、覆盖范围小等问题。获得艾睿“中国创意设计大赛2017”优秀奖的项目“多维度厘米级定位系统”,则有以下创新点:

产品创新点

•定位精度达到15-30厘米,在特殊场景下定位精度可达到10厘米;

•系统使用TDOA定位技术,时钟同步精度达到20纳秒量级;

•便捷组网,可采用POE组网和WIFI无线组网方式,降低部署难度;

•提供多种封装形式的标签,提供多种接口和业务逻辑;

•根据应用需求可提供1D、2D、3D定位;

•集精确位置数据的采集、整理、分析于一体,发掘大数据价值,建立以数据为核心的运营模式。

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该项目实现方式是通过给需要被定位的人或者物体佩戴定位标签,在需要定位的场所部署定位基站,标签与基站之间采用UWB通信技术传输数据,基站将处理过的数据通过WiFi或有线网络同步数据至云端服务器,由云端定位引擎计算实现定位计算并执行各种业务逻辑,通常三台基站即可实现300平米范围的二维定位,通过增加第四台基站即可实现精确的三维定位,理论上定位精度可达到10厘米。

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整个系统分为四个部分,定位标签通过UWB技术实现与定位基站的通讯,经过定位基站处理的数据将通过WIFI同步到云端,使用分布式MongoDB数据库存储定位数据、MySQL存储业务逻辑数据,定位引擎进行位置计算及业务逻辑的执行,前端使用PHP及NodeJS进行位置实时展示,用户可以通过多种终端设备使用基于精确定位的服务。

目前实现了两种定位方式,基于TWR和TDOA,在基于TWR的定位算法中可以直接获取到标签与基站间的距离,这里使用了三边定位来估计标签的坐标位置;基于TDOA的定位算法中,获取到两部分数据,一部分为标签到基站的时间戳,一部分是基站之间的同步时间戳,通过特定算法可以得到标签到每两个基站的时间差,乘以光速即为距离差,即可以得到每两个基站与标签的双曲线方程,通过解方程组即可得到标签的位置信息。

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达到精准定位需要采用很高的定位数据采样率,基站和标签之间的通讯将产生巨大的数据量,这就需设备具有强大的性能。

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“我们采用ST的高效能、低功耗MCU来保证运算能力;此外,通过采用ADI的微功耗3轴加速度计,实现了基于物体的运动状态能够智能调整定位采样频率,从而使设备达到最佳性能功耗比;基站的主体功能采用高通骁龙410c来实现,应用Linux嵌入式操作系统对定位数据进行处理,并与云端服务器建立连接,从而保证了高效稳定的数据计算和传输。”孙旭表示。

该产品的众多潜在应用领域还包括:

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