定位安全帽~工业生产现场定位技术从入门到精通

发布时间: 2023-12-12 23:01:09

定位从定位手段上分为两大类:

 基于测距算法(range-based )和无需测距算法range-free)

1、基于测距算法通过测量节点间的距离或角度,使用三边测量、三角测量等计算节点位置。如:蓝牙定位、UWB定位、卫星定位等。

2、无需测距定位算法则不需要距离和角度信息,算法根据网络连通性等信息来实现节点定位。如ZigBee Plus 三维立体按需精准定位。

AIoT万物智联,智能安全帽智能头盔头盔记录仪执法记录仪车载DVR/NVR、布控球智能眼镜智能手电无人机4G补传系统等统一接入大型融合通信可视指挥调度平台VMS/smarteye 。

工业生产现场主流定位技术汇总

一. 基于ZigBee Plus三维立体按需精准定位(ZigBee定位+ZigBee传输)

    针对复杂工矿企业生产现场多遮挡、多干扰、多立体的情况,结合ZigBee信号抗干扰、覆盖性强、稳定性强等优点,摒弃传统ZigBee自组网和多点定位办法,独家发明基于ZigBee Plus三维立体按需精准定位办法,根据现场管控需要差异化设置子站管控范围为1.5m、3m、5m、......,根据现场管控需要差异化部署子站。子站就是独立自主、自由安装、自主设置的“电子警察”或”电子道标“,对经过的标识卡进行精准、实时定位,不受现场环境干扰,定位准确,判断准确,位置不漂移,不乱动,切实分清里外、上下,百发百中。

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    根据生产、安全、应急对人员和区域管控需要,智能化在岗在位管理现场人员,分区、分片、分层、分类统计人员信息,精确显示人员动态,实时掌握人员情况,智能网格化管理、电子围栏管理、巡更巡检管理,确保安全的人员在安全的时间、安全的地点进行安全的工作,高效现场作业和应急救援,全面提升企业精细化管理水平和风险管控能力。

二. 蓝牙定位(包括蓝牙定位+LORA传输、蓝牙定位+ZigBee传输)

    主要用于商场定位、医院定位、娱乐场所等环境简单场所的定位。

    蓝牙定位基于RSSII(Received Signal Strength Indication,信号场强指示)值,通过三角定位原理进行定位。如图:E点发出信号,同时被BS1、BS2、BS3收到,三角定位算法通过已知的三个坐标反推出E点的坐标。

   其具体实现过程是:

1)首先在区域内铺设蓝牙信标

2)beacon不断的向周围广播信号和数据包

3)当终端设备进入beacon信号覆盖的范围,测出其在不同基站下的RSSI值,然后再通过手机内置的定位算法测算出具体位置。

 蓝牙定位技术的优点:

1)低功率,便于电池供电设备工作;

2)便宜,可以应用到低成本设备上。

    蓝牙定位技术的缺点:

1)需要布置太多的信标;

2)蓝牙信标通信距离有限,不抗遮挡,受噪声信号干扰大,易受现场环境影响,定位效果不稳定,偏差大;

3)不能在线管理,运维管理困难。

    与蓝牙定位配套的LoRa基站,工信部2019年52号文和2020年05月07日发布的工信厅通信〔2020〕25号文即《工业和信息化部办公厅关于深入推进移动物联网全面发展的通知》,对LORA技术的使用场景及技术使用限制做了很明确的规定。52号文通过“任意时刻限单个信道发射”这一技术要求,将LoRa技术限定在抄表操作(并且不能进行控制操作)范畴!LoRa芯片及核心技术垄断在Semtech手中,美国政府对中国企业的打压随时存在断供风险。

    蓝牙定位技术成熟,价格低廉,没有技术门槛,适合于简单场景。

    还有人把“蓝牙定位+LORA传输”,“蓝牙定位+ZigBee传输”包装、粉饰,不敢坦诚是蓝牙定位,从另一方面说明蓝牙定位有局限性。

三. 普通ZigBee定位

    普通ZigBee技术是通过若干个待定位的盲节点和一个已知位置的参考节点与网关之间形成组网,每个微小的盲节点之间相互协调通信以实现全部定位。

普通ZigBee是一种短距离、低速率无线网络技术,这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个节点传到另一个节点,作为一个低 功耗和低成本的通信系统,ZigBee的工作效率非常高。但ZigBee的信号传输受多径效应和移动的影响都很大,而且定位精度取决于信道物理品质、信号源密度、环境和算法的准确性。

    所有基站需要接电接线,且需要高空布置以尽量避免遮挡,施工复杂。

四. UWB定位

    UWB,就是超宽带技术Ultra Wideband 

    超宽带(UWB)定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点,与新加入的盲节点进行通讯,并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。可用于室内精确定位,超宽带系统与传统的窄带系统相比,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、能提供精确定位精度等优点。因此,超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航,且能提供十分精确的定位精度,精度可保持在0.1 m~0.5 m,适用于管廊隧道等环境下。

    所有基站需要接电接线,且需要高空布置以尽量避免遮挡,施工复杂。

五. AOA定位

    通过监测到达不同天线的载波相位不同,接收端可以检测出到达信号和自身法线的夹角,有两个以上的发射端,就可以通过计算,算出接收端所在的位置。

    所有基站需要接电接线,且需要高空布置以尽量避免遮挡,施工、维护困难。

    不能准确立体定位。

六. 卫星定位

    最常见的定位方法,更多适用于室外露天环境。在卫星信号无遮挡的理想环境下,利用差分基站弥补,理论上GPS可以实现5m的精度,在化工厂等复杂环境下,GPS信号会经过多次的折、反射,造成信号误差,漂移误差一般在10米左右,且漂移没有规律性,还会出现“穿越装置\设备\墙体,里外不分、上下部分”等原则性错误。