室内高精度定位技术介绍
UWB定位系统介绍
UWB定位系统介绍UWB（Ultra-Wideband）定位系统是一种利用超宽带无线电技术进行室内定位的系统。
相比传统的定位系统，UWB定位系统具有更高的定位精度、更高的可靠性和更大的容量。
UWB技术是一种无线电通信技术，其工作原理是利用在超宽带频谱范围内传输短脉冲信号。
UWB系统发送特定的短脉冲信号，通过测量该信号的到达时间和信号传播速度，可以确定发送器和接收器之间的距离。
此外，UWB系统还可以通过测量信号的幅度衰减来确定目标的方向。
这种特殊的信号传输方式使得UWB定位系统具有更高的精度和准确度。
UWB定位系统有多种应用场景，包括室内定位、物体追踪和位置识别等。
在室内定位领域，UWB定位系统可以实现对人员和物体的精确定位和追踪。
通过在建筑物内部部署多个UWB设备，可以实现对特定区域的实时监控和定位，例如大型仓库、医院、机场等。
此外，UWB定位系统还可以应用于物体追踪领域，如车辆定位跟踪、无人机定位跟踪等。
1.高精度定位：UWB技术可以实现亚厘米级的高精度定位，远远超过了其他无线定位技术，如WiFi、蓝牙等。
这种高精度定位对于需要精确定位的应用场景非常重要。
2.抗干扰能力强：UWB技术在传输过程中使用短脉冲信号，这种信号传输方式具有抗干扰能力强的特点。
即使在噪声较大的环境下，UWB定位系统仍然能够提供准确可靠的定位结果。
3.大容量：UWB技术的带宽较大，可以同时支持多个定位设备的工作。
这种大容量特性使得UWB定位系统在高密度环境中的应用更加可行，如人员密集的商场、体育馆等。
4.低功耗：与其他定位技术相比，UWB技术具有较低的功耗。
这使得UWB定位系统可以应用于电池供电的设备上，如可穿戴设备、物联网设备等。
尽管UWB定位系统具有许多优点，但目前还存在一些挑战和限制。
首先，UWB技术的硬件要求较高，需要较为复杂的电路和算法来实现精确的定位。
其次，UWB系统在大范围的运用中可能会受到频率干扰和多径效应等影响，从而导致定位误差。
高精度室内定位技术研究
高精度室内定位技术研究概述在现代社会中，人们对定位技术的需求越来越高。
室内定位技术作为一种能够实现在室内环境下准确定位的技术，受到了广泛的关注和研究。
本文将针对高精度室内定位技术展开研究，探讨其原理、应用和挑战。
一、技术原理1. 无线信号定位室内定位技术中最常用的方法之一是利用无线信号的传播特性进行定位。
这种方法通常利用Wi-Fi、蓝牙、RFID等无线信号，通过测量信号强度、到达时间差等参数来确定设备的位置。
2. 惯性导航定位惯性导航定位是通过测量设备加速度和角速度等参数，利用运动学和力学模型进行定位的方法。
它可以提供实时的定位信息，但由于误差积累的问题，在长时间使用中可能导致定位误差增大。
3. 环境感知定位环境感知定位利用传感器感知周围环境的特征，如磁场、声音、光线等，通过与事先建立的地图进行匹配，确定设备的位置。
这种方法需要依赖于环境的特征，因此对于不同的环境可能需要采用不同的感知技术。
二、应用领域1. 室内导航高精度室内定位技术可以为导航系统提供准确的室内定位服务。
例如，在商场、机场、医院等大型室内场所，人们可以准确找到特定商店、登机口、医生诊室等目的地。
2. 室内定位服务高精度室内定位技术可以为定位相关的服务提供支持。
例如，出行导航、餐饮服务、室内运动跟踪等。
通过应用程序，用户可以实现在室内环境下更便捷地获取所需信息或完成指定任务。
3. 室内安全高精度室内定位技术对于室内安全也具有重要意义。
例如，在火灾或紧急情况下，定位技术可以准确确定人员位置，为救援提供及时支持。
此外，室内定位还可用于安全防护、人员监控等场景。
三、技术挑战1. 多路径效应在室内环境中，信号会受到多个传播路径的影响，如反射、衰减等。
这些影响会导致信号强度的变化，从而影响定位的准确性。
如何准确地分析和处理多路径效应是一个技术挑战。
2. 数据处理高精度室内定位技术需要处理大量的数据，并对数据进行精确的分析和处理。
如何高效地处理数据，提取有用的信息，并进行实时的定位计算是一个重要挑战。
高精度室内定位技术-UWB
高精度室内定位技术-UWB高精度室内定位技术-UWB先来了解一下定位是怎么工作的。
定位的核心技术其实是测距。
给定空间中已知三点的具体坐标，和一个未知点到三点的距离，即可算出未知点的坐标。
这通常叫做三边测量定位算法。
三边测量定位的几何理解非常简单。
以三个已知点和距离作三个圆，他们交于同一个点，这个点的坐标就是测量点的坐标。
然而这是一个理想情况，实际由于测量精度的限制，实际上他们通常交不到一个点上，交出来的是一块有面积的东西。
这块面积的大小就是定位精度。
当然我们可以通过更多组的测量使得相交的面积进一步减小以提高精度。
在这样简单易行的算法的支持下，我们就将定位问题转化为了测直线距离问题，如何精确计算一个已知点到未知点的距离。
GPS的解决方案非常简单粗暴。
GPS的本质是一个授时系统，也就是告诉你卫星发出这个信号的时候是几点几分几秒几毫秒几微秒。
而从GPS到地面有一定距离，无线电波在空气中以光速传播，等传到终端上是已经过去了几微秒，所以我们只要乘上光速就能知道终端到这颗星的距离了。
一个要克服的问题是终端的时间并不一定很精确，但如果我们可以通过几颗星之间两两差值来算出本地应该有的时间。
通过十几颗星一起授时进行修正，最后能很好将精度控制住。
提高精度的方法也很粗暴，提高授时精度即可。
这样的模型放在室内定位的时候会遇到什么问题呢？1、距离太短，时间难测。
由于室内定位距离太短，要知道光速是299,792,458 m/s，跑几米的时间太短了，根本测不精准。
所以如果想继续通过授时的方法解决问题，无线电波通常是不靠谱的。
当然也不是没有解决方案，比如速度慢得多的声波，一个解决方案就是超声波定位，这个可以是主动等回波来测量，或者被动授时测量，但超声波受多径效应和非视距传播影响很大，设计起来非常捉急。
2、信号遮挡，波长难选。
同样无论用超声还是无线电都会遇到这个问题。
波长长了，能绕过障碍物，但接收很困难，毕竟手机上不能捆个大锅盖（绕过障碍物=绕过终端设备）。
高精度室内定位技术与系统设计
高精度室内定位技术与系统设计随着移动互联网的快速发展，人们对室内定位的需求也越来越大。
传统的GPS定位技术在室内环境下的精度不高，因此需要开发一种高精度室内定位技术与系统设计。
本文将探讨目前常用的室内定位技术，并介绍一个基于Wi-Fi和蓝牙的高精度室内定位系统的设计。
目前，室内定位技术主要分为基于无线信号和基于传感器的两种类型。
基于无线信号的技术包括Wi-Fi定位、蓝牙定位和RFID定位等。
基于传感器的技术包括惯性测量单元（IMU）、陀螺仪和加速度计等。
在这两种技术中，基于无线信号的室内定位技术更为常用和成熟。
Wi-Fi 定位是利用无线路由器在室内空间内部署建立信号覆盖区域，通过对接收到的信号强度进行定位。
蓝牙定位是通过与蓝牙设备通信，通过测量信号强度来确定设备位置。
RFID定位则是通过无线射频识别技术，通过对标签的读取进行定位。
高精度室内定位系统设计需要考虑以下几个方面。
首先是信号采集。
系统需要能够准确地采集到无线信号的强度或其他特征参数。
其次是信号处理算法。
针对不同的无线信号进行相应的处理算法，从而实现定位功能。
再次是定位误差的优化。
通过对系统的硬件和软件进行优化，减小定位误差，提高精度。
最后是系统可扩展性和可靠性。
系统应支持多用户同时使用，且在不同的环境下都能够正常工作。
基于Wi-Fi和蓝牙的高精度室内定位系统具有很大的潜力。
Wi-Fi信号覆盖范围广，稳定性高，而蓝牙信号具有较高的精度。
这两种技术结合起来可以提供更为准确的室内定位。
系统设计中，需要在室内环境内部署一定数量的Wi-Fi路由器和蓝牙设备，以确保信号覆盖全面。
同时，系统需要具备强大的信号处理算法，能够根据采集到的信号数据准确地计算出设备的位置。
除了基于无线信号的室内定位技术，基于传感器的技术也值得关注。
惯性测量单元（IMU）是一种通过加速度计和陀螺仪等传感器来测量位置和方向的技术。
这种技术具有较高的精度，适用于一些特殊的场景，如室内导航等。
uwb定位技术的原理及应用详解
UWB定位技术的原理及应用详解1. UWB定位技术简介UWB（Ultra-Wideband）定位技术是一种通过发送短脉冲信号并利用信号的时间延迟测量来实现精确定位的无线通信技术。
它具备高精度、高抗干扰性和高可靠性等特点，被广泛应用于室内定位、无人车导航、物品追踪等领域。
2. UWB定位技术的原理UWB定位技术的原理基于信号的时间延迟测量和多路径传播。
其工作原理可以概括为以下几个步骤：2.1 发送短脉冲信号UWB定位系统通过发送短脉冲信号，这些脉冲信号具有极宽的带宽（一般超过500MHz）。
短脉冲信号的带宽决定了其时间分辨率，从而影响定位系统的精度。
2.2 接收信号接收器接收到发送信号后，对信号进行采样并记录下信号的时间信息。
接收器通常配备多个天线，以便同时接收到来自不同方向的信号。
2.3 多径传播在室内环境中，信号在传播过程中会经历反射、散射和衍射等多径效应。
这些多径传播现象会导致信号在到达接收器时存在多个路径，即多个到达时间。
2.4 时间延迟测量通过测量信号的到达时间差，即多径传播路径之间的时间延迟，可以推算出发送端与接收端之间的距离。
根据距离和接收器位置，可以确定待定位对象的位置。
3. UWB定位技术的应用UWB定位技术在多个领域具有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：3.1 室内定位UWB定位技术在室内定位中表现出色。
通过将UWB定位系统部署在建筑物内部，可以实现对人员和物品的实时定位，方便管理和调度。
它在大型商场、展览馆、医院等场所的定位需求中得到了广泛应用。
3.2 无人车导航UWB定位技术在无人车导航中起到重要作用。
通过在车辆和周围环境中部署UWB定位系统，可以提供高精度的定位和导航服务，使得无人车在复杂环境中能够准确感知和定位。
3.3 物品追踪利用UWB定位技术，可以准确追踪和定位移动物体。
例如，在物流仓库中，可以通过在物品上安装UWB标签并配备UWB定位系统，实时追踪和监控物品的位置和状态，提高物品管理的效率和准确性。
uwb 室内定位原理
uwb 室内定位原理UWB室内定位原理UWB（Ultra-Wideband）是一种无线通信技术，其特点是带宽非常宽广，可以传输高速数据，并且能够在室内环境中实现高精度的定位。
UWB室内定位系统通过发送和接收UWB信号来确定目标物体的位置。
本文将介绍UWB室内定位的原理及其应用。
一、UWB技术的原理UWB技术是利用超短脉冲信号传输数据的一种无线通信技术。
它的工作原理是通过发送一系列非常短暂的脉冲信号来传输数据，这些脉冲信号的宽度极窄，一般在纳秒级别。
UWB信号的特点是带宽非常宽广，可以达到几个GHz，因此在信号传输方面具有很大的优势。
二、UWB室内定位系统的原理UWB室内定位系统是利用UWB技术实现的一种定位系统，通过发送和接收UWB信号来确定目标物体的位置。
UWB室内定位系统通常由多个定位节点和一个中心节点组成。
定位节点负责发送UWB 信号，中心节点负责接收并处理定位节点发送的信号。
UWB信号在室内环境中的传播特点使得它非常适合室内定位。
UWB信号可以穿透墙壁、家具等障碍物，同时具有较低的多径效应，能够准确地测量信号的传播时间和距离。
室内定位系统通过测量目标物体与各个定位节点之间的距离，利用三角定位原理计算目标物体的位置。
三、UWB室内定位的应用UWB室内定位技术在室内导航、人员跟踪、物品定位等领域具有广泛的应用前景。
1. 室内导航：在大型建筑物、购物中心、机场等场所，UWB室内定位可以帮助人们准确地找到目的地，提供导航服务，提高用户体验。
2. 人员跟踪：在医院、养老院等场所，通过在人员身上携带UWB 定位设备，可以实时跟踪人员的位置，确保人员的安全。
3. 物品定位：在仓库、物流中心等场所，UWB室内定位可以用于追踪和管理物品的位置，提高物流效率和管理水平。
4. 室内定位服务：UWB室内定位可以为移动应用提供定位服务，例如室内地图、位置推荐、周边服务等，为用户提供更好的使用体验。
UWB室内定位技术通过发送和接收UWB信号来确定目标物体的位置，具有高精度和宽广的应用前景。
养老院高精度室内定位方案
养老院高精度室内定位方案养老院高精度室内定位方案是指通过技术手段，对养老院内的老人进行室内定位，以提供更精准的位置信息和监护服务。
目前，通过全球定位系统（GPS）可以很好地实现室外定位，但是在室内环境下，由于信号的遮挡和衰减等问题，GPS失效或者定位误差较大。
因此，对于养老院等室内场所，需要采用其他的定位技术。
一、基于传感器的定位方案1.Wi-Fi定位：通过在养老院内部部署Wi-Fi信号，利用接收到的Wi-Fi信号强度指标（RSSI）来进行定位。
利用此方法可以实现较为准确的室内定位，但需要大规模部署Wi-Fi设备，并做好信号覆盖和干扰消除等工作。
2.蓝牙定位：通过在养老院内放置蓝牙信标，利用接收到的蓝牙信号来进行定位。
这种方案较为精准，并且部署成本相对较低，但需要在养老院内的每个关键位置安装蓝牙信标设备。
3.RFID定位：二、基于图像处理的定位方案1.摄像头定位：通过在养老院内部署摄像头，利用摄像头拍摄到的老人影像来进行定位。
可以通过图像处理算法，比如目标检测与跟踪算法，识别老人的位置。
这种方案可以实现较高精度的定位，但需要充分考虑老人的隐私问题。
2.红外定位：通过在养老院内部署红外传感器，利用红外传感器接收到的红外信号来进行定位。
可以通过红外信号的强弱，来判断老人与传感器的距离，从而实现定位。
这种方案可以实现较为准确的定位，但需要注意红外传感器的布置和校准。
三、基于声波的定位方案1.超声波定位：通过在养老院内部署超声波传感器，利用传感器接收到的超声波信号来进行定位。
可以通过超声波的到达时间差或声波频率的变化来计算老人与传感器的距离，从而实现定位。
这种方案精度较高，但需要在养老院内部部署较多传感器。
2.音频定位：通过在养老院内放置扬声器，定时播放特定频率的声音信号，并利用接收到的回声来进行定位。
可以通过分析回声的时间和声波的传播速度，计算老人与扬声器间的距离，从而实现定位。
这种方案可以较好地适应室内环境，但需要进行较为复杂的声音信号处理。
高精度室内定位算法与技术综述
0 引言在日常生活中，以位置为基础的服务（Location-based services，LBS）已经和人类的生活息息相关。
可靠的LBS 服务离不开准确的位置信息。
当前，依赖全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）的室外定位技术[1]已经趋于成熟，甚至在于特定需求下可以达到亚米级的精度。
但是看似相似的室内定位技术实际却是截然不同，室内定位技术受环境影响较大，室外环境下障碍物较少，一般情况下二维定位即可满足需求。
而室内环境复杂，各种家具、楼房等等都会对定位产生影响，并且室内定位的精度需求远远高于室外，往往需要“厘米级”精度[2]才能满足用户需求，因此利用GNSS 提供位置服务的方案不太合适。
根据数据统计，在实际生活中，人类在室内度过的时间平均可以达到70% - 90%，对于LBS 的需求更迫切，GNSS 服务无法满足用户需求的情况下，需求精准室内位置信息已经成为室内LBS 服务发展的红线。
同时，随着几种主流室内定位技术,包括有Wi-Fi、蓝牙、超宽带、蜂窝移动网络的发展，已经能更为精确地实现信号的传递与检测。
1 应用前景随着定位技术的发展，基于位置的服务越来越受到人们的关注。
目前，LBS 已经渗透到人们日常生活的方方面面，关于室内定位的需求价值早已远远超出早期学者的预期，精确、实时的位置信息打破了虚拟空间的数据信息与真实世界物理对象的壁垒，掀起零售、制造、物流、急救、大型公共场所导航等行业的革命，真正意义上推动万物互联的进程。
[3]在商场、停车场、机场、火车站、医院等大型公共场所中，LBS 是不可或缺的。
比如，在人们外出旅游时，LBS 可以给人们带来方便，便于人们查询景点、餐厅、酒店宾馆等信息；当发生事故时，LBS 可以更加准确地提供具体信息。
同时，在信息时代的背景下，随着人工智能、机器人技术的发展，一些新型行业的兴起，比如无人医疗护理、智能制造、智能物流等行业也更加需要LBS 提供技术支撑。
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功耗
Sub G 技术
5 4 3 2 1 0 精度 受众
功耗
应用场景
穿透性
应用场景
穿透性
CSS技术
功耗
功耗
UWB技术
场景和产品选择
工作距离 远
SubG WLAN CSS
UWB BLE
定位精度 高
6
现场使用中的频率关系
应用场景-汽车智能钥匙扣
钥匙位置a
位置感知传感器A
钥匙位置C 位置感知传感器B
钥匙位置b
应用场景-汽车智能钥匙扣
位置感知 当驾驶者靠近车的时候，自动开锁 当驾驶者离开车的时候，自动落锁 当驾驶者站在后备箱附件的时候，自动开启后备箱锁 感知距离可达50米 位置分辨精度为10厘米 更容易使用 提升用户感知
锚点/Anchor
– 计算Tag 和自己的距离，通过有线网络或WLAN 回传给服务器
标签/Tag
– 根据系统要求，广播自己的位置；
手持终端
– 图形化呈现终端，可以通过远程了解TAG 的位置信息，为管理者 提供另外一种方法。
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室内实时定位系统应用
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应用场景-运动员行为研究
UWB 智能训练系统能 够在训练中对每个运动 员的位置、速度、队员 间位置等信息进行有效 收集，并通过后台软件 进行分析，对战术的调 整能有效帮助。
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应用场景 - 超市购物行为分析
1、 在超市布建 UWB 的实时定位 系统，更精准地获取到每次停留 的位置、时间等信息； 2、 在购物车或购物篮上增加一个 定位标签（购物车上有平板电脑 更佳）； 根据顾客的位置实时广告推送； 在后台对顾客的购物行为进行深 度挖掘 辅助购物
应用场景-MES精益制造
1、 确保人出现在应该出现的位置； 2、 确保机器或设备出现在应该出现的位 置； 3、 确保料被正确使用，不浪费。
应用场景-物流仓库
1、 在仓库中建设定位系统； 2、 当设备进入仓库的时将UWB 标签贴于设备上； 3、 当标签的三轴传感感知位置变更时，系统实时 更新设备的位置； 4、 当需要寻找某个设备的时候，系统通过条码立 即显示设备的位置； 5、 工作人员也可以通过手持系统快速定位到设备 的位置；
3~8G
– UWB：通用性不高，需要特定标签，绕射性能不好，定位精度极 高。
测距和定位
测距是定位的基础，定位依赖于测距，测距越准确，定位 的精度就越高 主要的测距方式
– RSSI：信号强度测距 常见的室内定位技术中，WLAN、SubG、BLE 均采用信号强弱来 识别标签（TAG）和锚点（Anchor）之间的距离，相对精度比较 差，即使通过是指纹（ fingerprint ）精度也只能达到3米左右，因 为RSSI 的波动，经常会达到+/-5dBm. – ToF /TDOA TOF(Time of Flight) 是指电波在空中飞行的时间，用ToF 来测距， 用TDOA（ Time Difference Of Arrival）来定位，通过d=C*T, 计算 TAG 和Anchor 之间的距离，CSS 和UWB均采用这种技术，定位精 度达到1米甚至0.1米。
应用场景-婴儿防错抱
1、 在产科建立实时定位系统； 2、 新生儿和母亲有配对的标签； 3、 当新生儿和母亲距离达到一定设置阈值时， 母亲的标签会告警，并通知护士； 4、 当新生儿离开产科门口时，系统会告警 此系统通用可以应用在一般住院人员、特殊护 理人员（精神病、智障等）
应用场景- 智能旅游
1、 在景气布建WLAN 定 位和宽带服务网络； 2、 游客在手机中现在地 图； 3、 在室外的时候，借助 GPS 实现导览； 4、 在室内的时候，借助 WLAN 实现自助导览； 5、 周边商家情况推介； 6、 有效提升游客感知和 服务品质
技术 WLAN Sub G CSS UWB 应用领域 商场、停车场、煤矿、 医院、展览馆、旅游点 动物、智能化工地 商场、停车场、煤矿、 医院 精度 5~10 米 10~20米 1~2 米 测距技术 RSSI 测距 穿透性良好 RSSI 测距 穿透性良好 TOF测距 TOF 测距 其他 应用较为广泛，受众广 泛，手机即可 需要特定标签 需要特定标签 需要特定标签 穿透性能差 受众广泛，手机即可
在这些射频技术中，主要工作在下面几种频率 Sub G
– 433MHz，通过RSSI 定位，用在定位精度要求不高，要求绕射性能 好的场景
2.4G
– WLAN：通用性好，绕射性能较好，定位精度不高； – CSS：通用性不高，需要特定标签，绕射性能较好，定位精度高 – BLE：模糊定位，大概位置在哪里，和WLAN 类似
室内实时定位技术介绍
林鹤 QQ：13656157 2014-1-8
目录
室内实时定位技术比较 室内实时定位系统组成 室内实时定位系统应用
室内实时定位技术比较
室内实时定位技术比较
应用场景- 智能停车场诱导系统
应用场景-展馆
1、在展馆中布置锚点； 提供定位服务 提供WLAN 上网服务 2、展馆运营商调整展馆地图 3、手机用户导入展览地图 4、 展馆运营 广告推送 用户互动 5、 收益 有效提升展览效果 提升用户感知 广告互动业务收入
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应用场景-煤矿
1、 更为精准的位置（定位精度不超过30厘米 ），人员的安全更有保障 2、 超低功耗，安全可靠，标签和锚点均为超低功耗，宽温的工作环境 3、 支持多种模式，可以实现实时定位，也可以实现双向测距，确保救援可行
室内实时定位系统组成
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室内实时定位系统示意图
10
室内实时定位系统组成
服务器
– 位置计算引擎：主要是通过Anchor 和Tag 之间的测距结果，计算 出标签的具体位置； – 图形呈现服务器：根据场景的矢量图，将Tag 的位置以图形化的方 式呈现给管理人员 – 其他服务器：根据系统应用设计其他服务器，比如数据深度挖掘 等功能
应用场景- 社区养老
1、 在社区中布建WLAN 定位 系统，同时也支持WLAN 宽 带接入； 2、 老人佩戴标签 感知老人位置； 跌倒检测； 感知老人的运动情况； 感知老人的生命体征；
MES(精益制造)、智能 20厘米 钥匙、煤矿、物流仓库、 贵重物品库 商场 5~10 米
BLE
RSSI 测距
com
5 4 成本 3 2 1 0
受众
室内实时定位技术比较
5 4 精度 成本 3 2 1 0 精度 受众
应用场景
穿透性
应用场景
穿透性
WLAN 技术
5 4 成本 3 2 1 0 精度 成本 受众