二維定位基站部署原則
超寬帶使用頻段為大于3GHz以上,相比于2.4Ghz(手機、WIFI信號)頻段來說超寬帶信號繞射性能很差,相當于點對點的通信,因為這個特點使得超寬帶技術具有天生的測距性能優勢,UWB技術用于室內定位可以實現10~30厘米的精確定位精度。
1.定位基站的部署原則
二維定位原理基于三角定位算法實現(如下圖所示),要保證良好的定位精度就需要保證標簽和不少于3個基站可靠的測距,理想的情況是標簽和不少于3個基站可視(基站和標簽之間不存在遮擋)這種情況將會獲得最好的定位精度。
2.定位原理說明
如右圖所示,信號發射源發射信號脈沖,信號接收機需要提前安裝在需要定位的空間里面,并需要自定義一個直角坐標系統,測繪出每個接收機的X,Y,Z坐標。信號發射源發射的脈沖飛行速度為光速C,脈沖到達3個信號接收機的時間分別為T1,T2,T3,通過光速C*時間T就可以算得三個距離L1,L2,L3,分別以三個距離為半徑畫出三個圓圈的交集處就是信號發射源的位置,這就是三角定位原理。
如下圖所示的定位空間,部署的時候如果要求較高的定位精度(10~30cm)需要按照長寬比盡量接近1:1的原則部署定位基站(圖中紅色圓圈代表定位基站),1:1的意思就是說如果該空間的寬度10米那么部署基站長度方向最好也不要超過10米部署,原因在于長寬比過大會導致精度因子變差,定位精度變差。
如下圖所示的定位空間,部署的時候如果要求的定位精度不高。比如只需要1米內的定位精度,可以按照長寬比不超過1:3的原則部署定位基站(圖中紅色圓圈代表定位基站)。
部署基站的時候如果存在較大的設備遮擋需要增加基站密度,保證在需要定位的位置,標簽都能和不少于3個基站可靠的測距。如下圖所示,比如中間位置存在3米高的金屬罐體,那么需要新增綠色基站使得在左右區域能夠保證最基本的定位條件。
在只有3個基站的時候,盡可能安裝成銳角三角形,避免出現鈍角三角形情況,鈍角三角形會對系統精度造成影響 。
3.安裝位置選擇
1:定位天線不要貼近金屬物。電磁波通過金屬面反射會造成非常強的多徑效應,從而影響定位精度。
2:不要靠近高功率設備(全頻段諧波),比如的無線電,大型機械日光燈等,由于UWB 的信號接近噪聲水平,任何高功率多次諧波對它都會帶來影響。
3:遠離液體,液體對電磁波吸收非常明顯。
4:選擇視野開闊處安裝。
5:定位基站如若采用POE 供電,距離不宜超過100米,必須選用超五類以上等級的網線,如果品質不好或者過長 ,會導致設備供電壓不夠無法正常工作。
6:工作環境溫度 建議在 -40 ℃ ~ 80 ℃ 。
4.高度要求
為了讓基站輻射覆蓋性能更佳,安裝高度建議3 ~8 米。
5.位置要求
適度離開墻體,基站安裝的位置要適度離開墻體,建議和墻體保持不小于30厘米的距離,避免在識別的時候,造成多徑的誤識別。
6.支架安裝
由于定位基站的特殊性,避免帶來定位的誤差,定位基站在安裝的時候,需要和墻體保持一定的距離,在很多時候,需要特別為設備準備支架,確保和墻體的間隔,參考位置要求。安裝實例如下:
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