解決方案
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應(yīng)急救援UWB自組網(wǎng)人員定位方案
方案背景 |
在高層、地下、大型綜合體等城市復(fù)雜建筑，以及火災(zāi)等重大自然災(zāi)害事故的應(yīng)急救援中，比如火災(zāi)救援工作中，消防人員進入火場進行滅火救援時，人員安全問題一直都是滅火救援領(lǐng)域中備受關(guān)注的棘手問題。難點除了危險的救援場景，還有一個關(guān)鍵點就是不知道消防人員的實時位置，以及遇到突發(fā)狀況，無法及時支援。
目前國內(nèi)應(yīng)急救援市場中，人員定位應(yīng)用多是基于被動定位技術(shù)。在特殊情況下，救援也大多處于單兵作戰(zhàn)的情況，不能及時知道救援人員自己，以及組員的位置信息和狀態(tài)。沒有場景感知和室內(nèi)外一體位置信息相結(jié)合，會使得救援人員處于更加危險的境地！
深圳市微能信息科技有限公司基于應(yīng)急救援領(lǐng)域的這一難點問題開發(fā)出了全套的救援人員位置信息及場景感知系統(tǒng)解決方案，通過這套人員定位和場景感知系統(tǒng)方案，可以確保救援人員攜帶UWB定位標簽進入救援現(xiàn)場，指揮員可以實時掌握內(nèi)攻救援人員的實時位置信息和生命體征信息。此方案能解決在應(yīng)急救援應(yīng)用中出現(xiàn)的大部分的痛點問題，全面提高現(xiàn)場組織指揮和安全管控能力，加快現(xiàn)代化指揮體系建設(shè)！
方案架構(gòu) |
微能信息的救援人員定位和場景感知系統(tǒng)采用1+N的方式，即是1個中心節(jié)點（車載遠距離接收UWB基站或藍牙網(wǎng)關(guān)）+ N個UWB定位標簽（救援人員攜帶）。同時也可以實現(xiàn)N個UWB定位標簽終端相互組網(wǎng)定位，在標簽終端上顯示相互之間的位置和距離（帶屏幕，在屏幕上顯示）。
* 中心節(jié)點（UWB基站）：作用是指揮調(diào)度，可獲取所有的UWB定位標簽的位置信息、報警信息，通過解析、建模，并輔以北斗衛(wèi)星定位，可以獲取UWB標簽的相對和絕對位置，為人員調(diào)度，提供位置依據(jù)。
* UWB定位標簽（救援人員佩戴）：采用AI自組網(wǎng)的方式，會自主學習。每個UWB定位標簽終端都可以和附近的N個UWB標簽互相組網(wǎng)定位，并把組網(wǎng)位置信息傳回中心節(jié)點的UWB基站和控制調(diào)度中心。
另外，UWB標簽觸發(fā)SOS求救模式后，可以通知中心節(jié)點UWB基站和附近三個攜帶UWB標簽的救援人員前來支援，而收到求救信息的UWB標簽（救援人員）則可以用PDOA測角+TWR測距方式測量報警的UWB標簽的角度和距離，進而前去支援。
UWB自組網(wǎng)功能 |
一、管理平臺功能
| 救援人員實時定位，實時位置查看 | 救援人員相互感知與定位 | 基于高精度定位的精準救援 |
| 指揮中心指令下發(fā) | 電子地圖后臺展示 | 更多功能…… |
二、現(xiàn)場指揮救援
救援現(xiàn)場，臨時指揮中心指令下發(fā)
救援人員靜止告警
三、救援人員生命體征監(jiān)測
| 體溫監(jiān)測 | 心率監(jiān)測 | 血氧監(jiān)測 |
| 血壓監(jiān)測 | 計步監(jiān)測 | 更多功能…… |
四、救援現(xiàn)場環(huán)境檢測
| 現(xiàn)場活體檢測 | 有毒氣體檢測 | 煙霧濃度檢測 |
| 溫濕度檢測 | 更多功能…… |
UWB自組網(wǎng)定位視頻演示 |
方案優(yōu)勢 |
基站和標簽移動性強 UWB基站配備北斗高精度定位模塊，可以實時更新自身的絕對位置。 周圍三個定點標簽可以固定在基站的周圍，比如放到車上，可以實時跟進定位標簽，以獲取最佳的定位效果。 |
定位精度高 北斗定位靜態(tài)精度高達10cm，UWB測距定位精度也是10cm，組合精度可以實現(xiàn)20cm的圓誤差。 動態(tài)精度跟UWB標簽的測距頻率，后臺處理速度有關(guān)，一般可以做到50cm以內(nèi)的精度。 |
范圍覆蓋廣 UWB屬于中短距離范圍內(nèi)的通訊技術(shù)，非常適合構(gòu)建室內(nèi)環(huán)境的實時定位系統(tǒng)。 目前標準功率的UWB基站的覆蓋距離可以達到200米（無遮擋環(huán)境）。同時支持擴展功率來擴展覆蓋距離。 |
穿透力強 UWB信號使用低信道CH2（3.9936GHz）時具有很強的穿透力，穿透性介于2.4G WiFi和5G WiFi之間。 UWB信號能穿混凝土、玻璃、木板等，且能夠保持信號較好的完整性，受到介質(zhì)影響較小，其空間的傳輸模型建立也比較理想，所以基于此模型解算出的坐標位置精度比較高。 |
技術(shù)核心競爭力 |
專業(yè)的射頻設(shè)計能力 微能信息一直致力于無線產(chǎn)品的研發(fā)，在無線射頻領(lǐng)域積累了豐富的設(shè)計、調(diào)試、測試經(jīng)驗。 在UWB基站、UWB標簽設(shè)計中增強了射頻電路的接收和發(fā)射功能，通過兼容外置PA和LNA提升了產(chǎn)品的測距、定位距離。 |
專業(yè)的天線設(shè)計能力 UWB天線要求結(jié)合實際應(yīng)用場合做定制化設(shè)計，天線設(shè)計要求低延時，輻射方向與實際使用場合相匹配。 微能信息擁有專業(yè)天線設(shè)計人員，擁有暗室等專業(yè)測試設(shè)備。 |
專業(yè)軟件及算法團隊 公司通過長時間對自組網(wǎng)深入研究，利用更加智能AI技術(shù)對定位算法進行優(yōu)化，將定位精度提高到了厘米級的定位精度，并可以結(jié)合加速度傳感器對位置數(shù)據(jù)進行優(yōu)化。 公司包含了從嵌入式軟件到核心算法到應(yīng)用層軟件的完整的開發(fā)和整合能力。 |
方案發(fā)明專利 |
發(fā)明專利-應(yīng)急救援領(lǐng)域UWB自組網(wǎng)人員定位系統(tǒng)（點擊查看發(fā)明專利）
方案中的UWB基站和UWB定位標簽 |
* UWB基站
UWB基站基于高性能處理器研發(fā)，可實現(xiàn)厘米級定位。采用隔離式POE網(wǎng)口供電，減少了用戶的布線難度。UWB基站采用360度可旋轉(zhuǎn)安裝支架，方便在各類復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，進行各種角度的安裝固定。
供電 | |
POE供電 | POE 48V |
直流電源供電 | 輸入功率大于1W，輸入電壓4.5V-12V（推薦5V或12V） |
UWB無線參數(shù) | |
支持協(xié)議 | 兼容 IEEE802.15.4-2011 UWB協(xié)議 |
頻率 | 默認6.240-6.739GHz，支持全通道ch1-5 |
典型發(fā)射功率 | -6dBm |
接收靈敏度 | -105dBm(丟包率10%，通道5) |
數(shù)據(jù)傳輸速率 | 默認6.8Mbps，支持110Kbps，850kbps |
定位性能 | |
定位精度 | 10cm （UWB基站、標簽無遮擋） |
推薦基站布局間隔 | <50m |
數(shù)據(jù)上傳方式 | 100M以太網(wǎng) |
基站時鐘同步方式 | UWB無線同步 |
產(chǎn)品重量 | 285g(±10g) |
操作環(huán)境 | |
工作溫度 | -30℃~70℃ |
存儲溫度 | -40℃~85℃ |
防水等級 | IP65 |
結(jié)構(gòu)尺寸 | 178mm * 94mm * 58mm（長*寬*厚） |
* UWB定位標簽
UWB定位工牌 |
UWB定位標簽 |
UWB皮帶腰卡 |
UWB定位手表 |
基本工作參數(shù) | |
運動刷新頻率 | 10Hz |
靜止刷新頻率 | 1Hz |
定位精度 | 靜態(tài)定位精度10cm，動態(tài)定位精度30cm |
定位距離 | 50米 |
工作溫度 | -20~60℃ |
UWB參數(shù) | |
頻率范圍 | 默認：6.240~6.739GHz（ch5 ） |
支持信道 | ch1~5 |
協(xié)議標準 | 兼容 IEEE802.15.4-2011 UWB協(xié)議 |
定位軟件系統(tǒng)架構(gòu) |
UWB定位系統(tǒng)應(yīng)用層軟件主要功能包括：系統(tǒng)設(shè)置、人員管理、考勤管理、位置監(jiān)控、健康監(jiān)護等。
* 系統(tǒng)設(shè)置：系統(tǒng)管理員對系統(tǒng)的一些常規(guī)設(shè)置操作，包括賬號管理、地圖管理兩部分。賬號管理主要是對系統(tǒng)訪問者的一些增加、刪除、修改、查詢其信息，以及權(quán)限的分配等操作；地圖管理則涉及到使用者導入新的位置地圖，各個不同場所地圖的切換查詢，添加或修改地圖信息；
* 人員管理：對系統(tǒng)內(nèi)所有被定位的人員統(tǒng)一管理。包括監(jiān)控人員位置變化，收集人員所處環(huán)境信息，將人員分組管理等。系統(tǒng)還可以將特定的人員設(shè)置為系統(tǒng)的重點監(jiān)護對象，以特定的標志和刷新頻率對重點監(jiān)護進行更高等級的管理；
* 考勤管理：在一些普通應(yīng)用場景中需要使用到的功能。定時需要對系統(tǒng)內(nèi)資源的統(tǒng)一點名，缺勤報警等；
* 位置監(jiān)控：對系統(tǒng)中每個人員的位置進行實時查看，標記其離線或在線狀態(tài)，對其運動軌跡進行記錄，執(zhí)行軌跡回放等；設(shè)定針對性的電子圍欄，對其位置進行監(jiān)控，闖入和離開報警設(shè)置等。另外還具備對監(jiān)控對象的心率等身體狀況進行監(jiān)控，在系統(tǒng)中顯示；
* 健康監(jiān)護：UWB標簽可以收集佩戴人員的生命體征數(shù)據(jù)，比如心率、血氧、體溫等。后臺系統(tǒng)可以對特定對象的信息進行更高等級的監(jiān)護，如果發(fā)生異常則及時報警。另外UWB標簽具有SOS主動報警功能，緊急情況時，佩戴者可以用UWB標簽主動呼叫后臺，及時上報緊急事件，通知管理平臺及時響應(yīng)。
* 其他：提供API接口，方便客戶將位置信息集成到其他系統(tǒng)平臺。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，使用方便靈活，便于系統(tǒng)集成。
應(yīng)用場景 |
微能信息科技的UWB自組網(wǎng)人員定位解決方案主要解決日常生活中特殊的人員定位需求，如下所示：
司法系統(tǒng) 應(yīng)急搜山，大面積抓捕犯罪人員，公安人員可以使用自主定位系統(tǒng)有效形成立體全面的地毯式搜索 | 化工、電廠、煤礦、管隧 化工、電廠、煤礦、管廊、隧道，提前感知救援環(huán)境，人員定位，緊急呼救 | ||
消防救援（室內(nèi)&野外） 救援人員位置定位，自主導航、緊急呼救、環(huán)境感知。 | 高端博物館 人員定位，游客疏導，防止游客遠離導游管控范圍 |
人員定位解決方案供應(yīng)商，深圳市微能信息科技有限公司，官網(wǎng)：http://www.lishinvbao.com
