技術分析

l iBeacon技術

iBeacon是一個基于BLE(低功耗藍牙技術)的2.4G射頻技術,根據射頻場強隨距離衰減的模型計算距離。因為射頻信號傳播本身就受環境干擾大不穩定,所以基于這個原理的測距也不會精確。iBeacon直接測距不準,需要房間里有多個iBeacon廣播點并且拓撲合理。信號不穩定,需要通過時間平滑,或者多個iBeacon互相驗證糾正,這也就導致往往在一個小小空間內實現定位需要很多臺iBeacon設備。即使是在拓撲合理、算法適當的情況下,平均 10平米1個 beacon的部署密度情況,定位精度才可以勉強達到在米級別。

l Uwb技術

超寬帶(UWB) 是一種無載波通信技術。利用納秒的非正弦波窄脈沖傳輸數據。典型工作頻段為3.25GHz~6.75GHz,由于其頻寬一般超過500MHz,可以獲得亞納米級的精確時間,其采用的脈沖寬度為納秒或亞納秒級,理論上可以獲得厘米甚至毫米級的測距精度。由于 UWB 系統發射的是持續時間極短且占空比很低的窄脈沖,因此其多徑信號在時間上可分離。此外,UWB 采用跳時擴頻信號,系統具有較寬闊的頻帶,根據香農公式,信道容量 C一定的情況下,高帶寬可以降低信噪比。因此,UWB 具有很強的抗干擾性。

定位原理

l iBeacon原理

工作原理類似之前的藍牙技術,由Beacon發射信號,藍牙設備定位接受,反饋信號。當用戶進入、退出或者在區域內徘徊時,Beacon的廣播有能力進行傳播,可計算用戶和Beacon的距離(可通過RSSi計算),由此可知,只要有三個基站可實現定位。

由于iBeacon是一個基于BLE(低功耗藍牙技術)的2.4G射頻技術,根據射頻場強隨距離衰減的模型計算距離。因為射頻信號傳播本身就受環境干擾大不穩定,所以基于這個原理的測距也不會精確?;旧衔覀冇^察的結果,在3米以內的精確度尚可。平均 10平米1個 beacon的部署密度情況,定位精度才可以勉強達到在分米級別,而厘米級別的定位是該技術完全無法達到的。

l Uwb原理

Uwb的定位算法有很多種,其中一種為TDOA算法(到達時間差)。TDOA是說Uwb定位標簽對外發送一次Uwb信號,在標簽無線覆蓋范圍內的所有基站都會收到無線信號,如果有兩個已知坐標點的基站收到信號,標簽距離兩個基站的間隔不同,那么這兩個基站收到信號的時間點是不一樣的。TDOA定位的原理正是利用多個基站接收到信號的時間差來確定標簽的位置。

根據數學關系,到已知兩點的距離差為常數,也就是說標簽發送信號到兩基站的時間差為常數,標簽的位置一定處于以這兩點為焦點的雙曲線上。那么有三個已知點(3個定位基站)就會有3條雙曲線,3條雙曲線交于一點就是UWB定位標簽的位置??奢p松實現10cm的高精度定位。

原理說明

藍牙定位基于RSSI(Received Signal Strength Indication,信號場強指示)定位原理。藍牙接收機通過偵測周圍藍牙發射器的強度,通過三邊測量的算法,來給出一個大致的定位范圍;

UWB(超寬帶)定位技術是一種全新的、與傳統通信定位技術有極大差異的新技術。它利用事先布置好的已知位置的錨節點和橋節點,與新加入的盲節點進行通訊,并利用TDOA定位算法,通過測量出不同基站與移動終端的傳輸時延差來進行定位。

硬件原因

藍牙定位的定位硬件包括藍牙網關、藍牙Beacon、手環、手表等藍牙標簽以及智能手機、無線局域網及后端數據服務器等;

UWB定位硬件產品主要包括定位引擎服務器、智能終端、POE交換機、UWB基站、UWB標簽、軟件平臺等。

定位精度

藍牙定位能夠實現米級的定位精度,最高可到達3-5米(視具體環境而定,相對部署比較密集,數量偏多),能夠大概知道人員/物體所處位置;另外,ibeacon定位方式更多需要做路徑規劃,其實更多并不是真正意義上的定位,而是根據預設路徑去移動,來規避飄的情況。

UWB定位能夠實現厘米級的定位精度,可達0.1-0.3米(視具體環境而定),能夠準確掌握人員/物體所處位置。

部署密度

藍牙定位的藍牙網關或藍牙IBeacon一般間隔6-8米左右部署一個;

UWB定位的UWB基站一般空曠區域30-50米左右部署一個,具體視現場環境為準。

視頻聯動說明

由于ibeacon藍牙定位方式的精度和定位技術限制,攝像頭部署是固定的,所以如果精度不夠的情況下,視頻聯動根本無法實現,沒法聯動到指定的攝像頭。并且如果存在飄的情況,且上傳軌跡的話, 就會有過多冗余的重復數據,導致系統癱瘓,無法獲取有效數據。

而用UWB定位方式的話,定位精度最高可達10cm左右,那么可輕松綁定攝像頭,并且可以準確劃設電子圍欄(危險區域,和重要區域等),進行攝像頭和區域綁定聯動。

1.部署綁定

當定位基站與攝像頭進行部署時,部署定位基站并劃分區域,配置定位基站功能時并綁定該區域指定視頻監控攝像頭IP地址。

2.告警視頻聯動

當定位基站覆蓋區域內發生告警時;將自動調動獲取該區域已經綁定IP的視頻監控攝像頭;實時顯示當前視頻畫面。

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