前段時(shí)間北斗衛星導航系統的部署完成,能夠為全球用戶(hù)提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導航服務(wù),定位服務(wù)又一次成了熱點(diǎn)。在定位服務(wù)風(fēng)口上的除了北斗,還有適用于室內高精度定位的UWB技術(shù),以及由UWB技術(shù)為基礎的各種定位服務(wù)方案。
云酷科技多年來(lái)致力于電廠(chǎng)安全領(lǐng)域,電廠(chǎng)在通過(guò)云酷了解UWB人員定位系統時(shí),經(jīng)常問(wèn)到的一個(gè)問(wèn)題就是“定位精度如何”。本篇文章將針對UWB定位精度這個(gè)問(wèn)題來(lái)說(shuō)一說(shuō)。
室外的GPS、北斗定位與室內的UWB、藍牙等定位有本質(zhì)的不同,北斗兼具M(jìn)EO、GEO和IGSO三種軌道讓定位更加精準,而UWB的定位是基于TDOA或TOF測距來(lái)實(shí)現精準定位的。在之前的文章:《同樣的UWB定位系統為什么定位精度不一樣?》中我們對兩種算法做了很多的解釋?zhuān)@里就不在贅述。
UWB的理論精度可以做到毫米級甚至微米,但是在實(shí)際部署中卻千差萬(wàn)別,而影響UWB定位精度的原因主要有以下幾種:
1 傳感器布設方式對定位精度的影響
在實(shí)際的定位精度解算過(guò)程中,傳感器個(gè)數增多意味著(zhù)冗余信息的增多,豐富的冗余信息可以進(jìn)一步地減小定位誤差。但是定位精度并不會(huì )隨著(zhù)傳感器不斷增大,當傳感器增加到一定數量后,繼續增加傳感器對定位精度的貢獻并不大。并且傳感器個(gè)數的增加意味著(zhù)設備代價(jià)的加大。因此怎樣在傳感器個(gè)數和定位精度之間找到平衡從而合理布設UWB傳感器是研究傳感器布設對定位精度影響的重點(diǎn)。
2 多路徑效應的影響
UWB超寬帶定位信號在傳播過(guò)程中會(huì )受到周?chē)h(huán)境如墻壁、玻璃和桌面等室內物品的反射和折射,產(chǎn)生多路徑效應。信號在延遲、幅值和相位等方面的變化,從而產(chǎn)生能量衰減,信噪比下降,導致首達信號并非直達信號,引起測距誤差,定位精度也隨之下降。因此,有效地抑制多路徑效應可以提高定位精度,目前抑制多徑的方法主要有MUSIC、ESPRIT和邊緣檢測等技術(shù)。
3 NLOS影響
視距傳播(LOS)是保證信號測量結果準確的首要和前提條件,當移動(dòng)定位目標和基站之間不能滿(mǎn)足條件時(shí),信號的傳播只能在折射和衍射等非視距條件下完成。此時(shí)首達脈沖的時(shí)間并不代表TOA的真實(shí)值,首達脈沖的方向也不是AOA的真實(shí)值,這樣就會(huì )造成一定的定位誤差。目前消除非視距誤差的方法主要有Wylie法和相關(guān)消除法。
4 人體對定位精度的影響
人體的主要成分是水,水對UWB無(wú)線(xiàn)脈沖信號具有較強的吸收作用,導致信號強度衰減,測距信息存在偏差,影響定位效果。
5 信號穿透減弱的影響
任何信號穿透墻體等實(shí)體時(shí)都會(huì )減弱,UWB也不例外。當UWB穿透普通的磚墻時(shí)信號會(huì )減弱將近一半左右。因穿透墻體引起的信號傳輸時(shí)間的變化也會(huì )影響定位精度。
各類(lèi)遮擋物對UWB的影響:
(1)實(shí)體墻:一睹實(shí)體墻的這種遮擋將使得UWB信號衰減60-70%定位精度誤差上升30厘米左右,兩睹或者兩睹以上的實(shí)體墻遮擋,將使得UWB無(wú)法定位。
(2)鋼板:鋼鐵對UWB脈沖信號吸收很?chē)乐兀瑢⑹沟肬WB無(wú)法定位。
(3)玻璃:玻璃遮擋對UWB定位精度沒(méi)太大影響。
(4)木板或紙板:一般厚度10厘米左右的木板或紙板對UWB定位精度沒(méi)太大影響。
(5)電線(xiàn)桿或樹(shù)木:電線(xiàn)桿或者書(shū)面遮擋時(shí)需要看他們之間距離基站或者標簽的距離,和基站和標簽的相對距離比較是否很小,比如,基站和定位標簽距離50米,電線(xiàn)桿或者樹(shù)木正好在兩者中間,25米處,這種遮擋就無(wú)大的影響,如離基站或者標簽距離很近小于1米,影響就很大。
在不同的布置場(chǎng)景下,如何兼顧投入與精度是能很明顯的體現出定位解決方案的優(yōu)劣。同樣投入十萬(wàn)元,有個(gè)服務(wù)商能夠做到厘米級定位,而有的卻只能做到分米級,其中固然有硬件的差距,但主要的還在于對行業(yè)需求的深入理解和行業(yè)內的建設經(jīng)驗。云酷科技專(zhuān)注于電力行業(yè),多年的電力行業(yè)經(jīng)驗讓人員定位與電廠(chǎng)實(shí)際業(yè)務(wù)需求得到完美的融合,是電廠(chǎng)解決人員安全、人員管理的有效手段。
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