UWB-煤礦精確人員定位系統(tǒng)?介紹
一、技術路線選型
井下常用的井下定位技術有有源射頻識別RFID技術、基于Zigbee的TOF定位技術、UWB高精度定位技術，各種技術路線比對如下。
1、有源射頻識別技術
有源射頻識別，RFID（Radio Frequency Identification）技術，又稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。上世紀90年dai開始服務于礦山定位行業(yè)。廣泛應用于人員、車輛等位置定位。其技術特點：覆蓋距離30米-300米不等。功耗低，成本低，技術較成熟，廣泛應用于井下的人員定位。有源的RFID技術因其覆蓋距離在30米-300米左右，且區(qū)域間不能有交叉，不能信號間連續(xù)覆蓋。想要做到比較好的區(qū)間定位效果，必須站與站之間留有空白區(qū)域。其基于覆蓋區(qū)域的定位無法完成精確測速，只能利用兩個基站之間或多個基站基站完成區(qū)域測速?；靖采w模型如下圖：
有源射頻技術，因其定位主要對象為有源的電子標簽，基站和定位卡能夠交互的數(shù)據(jù)很小，除定位外，幾乎無法傳輸其他信息，延展性較差。
2、 基于TOF的精確定位技術
TOF上世紀90年 代初步理論形成，本世紀初開始逐步投入使用，定位精度也逐步提高。
技術特點：定位精度高，5米-10米，功耗相對稍高，有效通信距離200米以上。
TOF是利用電磁波的飛行時間來計算發(fā)射源距離接收站的距離。計算距離則為電磁波飛行時間乘以光速，因電磁波的飛行時間不受物體遮擋而變化，因此能夠適用于井下的復雜環(huán)境。其定位精度取決于芯片的時間精度。
3、基于UWB的精確定位技術
UWB是一種超寬帶的通信傳輸技術，利用納秒至微微納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。UWB在早期被用來應用在近距離高速數(shù)據(jù)傳輸，近年來隨著UWB技術不斷成熟、優(yōu)勢特點不斷顯現(xiàn)，逐漸被應用于精確定位領域。
技術特點：分辨率可達0.3米、定位精度高于1米、系統(tǒng)容量大、傳輸速率高、設備功耗小、具有較強的抗*力，系統(tǒng)有效覆蓋直徑可達600米以上。定位原理示意圖如下：
技術原理：UWB通過在寬頻上發(fā)送一系列非常窄的低功率脈沖與基站實現(xiàn)信息交互。其較寬的頻譜、較低的功率、脈沖化數(shù)據(jù)，意味著干擾小于傳統(tǒng)的窄帶無線解決方案，并能夠在無線環(huán)境中提供與有線相媲美的性能，實現(xiàn)高精度定位。
二、UWB-煤礦精確人員定位系統(tǒng)?總體架構(gòu)與組成
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多樣，組網(wǎng)靈活，支持光纜組網(wǎng)及接入以太網(wǎng)等多種組網(wǎng)方式，可根據(jù)客戶需求進行選擇。
利用傳輸分站的光接口組成以太網(wǎng)的骨干網(wǎng)絡，每個傳輸分站下掛讀卡分站的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)能夠很輕易地組成較大的定位網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模式，滿足礦方的較大規(guī)模的使用需求。
機房設備：數(shù)據(jù)服務器（雙機熱備）、web服務器、客戶端電腦、機架交換機、聲光報警器、打印機組成。
井口設備：包含精度LED顯示屏、井口wei一性檢卡裝置等。
井下設備：井口讀卡分站、井下傳輸網(wǎng)絡、井下讀卡分站KJ936-F、標識卡KJ936-K組成。
三、系統(tǒng)特色
1、1米高精確定位
UWB定位技術采用了超低功耗和抗干擾設計，結(jié)合大數(shù)據(jù)算法達到了0.2米的定位分辨率，實現(xiàn)了1米的精確定位。
2、 按需定位
系統(tǒng)可實現(xiàn)全礦精確定位和局部精確定位并存方式。即在局部精確定位系統(tǒng)下，不改變原系統(tǒng)架構(gòu)，升級成全礦精確定位。礦方可根據(jù)實際情況選擇局部或全礦精確定位，達到科學、合理配置資源的目的。
3、超低功耗
精確定位識別卡采用電池供電，通過識別卡的超低功耗與智能節(jié)電設計，可以實現(xiàn)正常使用12個月以上。
4、超遠覆蓋距離
精確定位模式下，兩臺讀卡站之間距離400~500米（視巷道情況調(diào)整）。
5、系統(tǒng)wei一性識別
井口讀卡+井口人臉識別+人員軌跡比對。人員入井前被井口讀卡器讀到標識卡后看來在，再經(jīng)過人臉識別，確定人與標識卡的*性后方可入井。入井后，人臉識別、井下軌跡均符合判定條件方作為有效考勤記錄；若有一處異常則生成對應異常報表，作為管理處罰依據(jù)。
6、車輛運輸管理（擴展）
可以根據(jù)礦方需要可以和通信等系統(tǒng)實現(xiàn)底層和地面的雙融合，可兼顧膠輪車定位和紅綠燈控制；避免重復投資建設，降低維護成本，提升信息化程度，奠定智慧化礦山建設基礎。
