基于UWB技術(shù)的1維定位算法的應(yīng)用 通用防撞預(yù)警系統(tǒng)
目前有個(gè)天車防撞預(yù)警的項(xiàng)目,經(jīng)過反復(fù)論證,擬采用UWB的1維定位算法和LORA通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)一套天車防撞預(yù)警系統(tǒng).
采?用UWB技術(shù),采?用UWB定位基站,通過UWB基站實(shí)現(xiàn)1維或2維的定位的,典型定位精度可以達(dá)到10cm. UWB
技術(shù)由于功耗低、抗多徑效果好、安全性?、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)，建議采?用
UWB技術(shù) 經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查,將三個(gè)基站部署到天?車的可視位置上.
技術(shù)的使用領(lǐng)域包括:測(cè)距避障 叉?、吊?、港口貨?防碰撞及定位等領(lǐng)域.
1. UWB定位技術(shù)
我們采用了比較成熟的UWB廠家的產(chǎn)品,原產(chǎn)品已經(jīng)具備了生產(chǎn)環(huán)境部署的條件. 我們?cè)诋a(chǎn)品基礎(chǔ)上通過采集及輸出的協(xié)議,分析和計(jì)算出來各個(gè)目標(biāo)的距離,就可以在一維的條件下,計(jì)算出各個(gè)目標(biāo)的距離,再通過rola協(xié)議,傳到控制人員手上,一邊操作人員隨時(shí)掌控目標(biāo)的距離狀態(tài),系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)目標(biāo)之間距離,一旦達(dá)到警戒距離便啟動(dòng)報(bào)警,從而實(shí)現(xiàn)避免目標(biāo)防撞的目的.
UWB定位的特點(diǎn):
- 基于 UWB（超寬帶）通信技術(shù)
- 定位、導(dǎo)航、授時(shí)、通信?一體化
- 局部定位、分布式測(cè)距、數(shù)傳三種模式
- 高容量量：10Hz下，40標(biāo)簽/120基站/1控制臺(tái)
- 高速低延遲數(shù)傳模式，帶寬3Mbps
1.分布式測(cè)距
下圖是DR模式(分布式測(cè)距),每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以計(jì)算出來彼此的距離. 適合1維測(cè)距,適用于:測(cè)距避障 叉?、吊?、港口貨?防碰撞及定位等領(lǐng)域
2.區(qū)域定位
下圖是LP模式(單區(qū)域定位),在LP Mode 下，其定位原理與GPS 定位相似，在LP Mode 運(yùn)行的系統(tǒng)即為L(zhǎng)PS 系統(tǒng)。一般的，LP Mode 應(yīng)用的場(chǎng)合主要分為單區(qū)域定位場(chǎng)合、多區(qū)域定位場(chǎng)合以及其他場(chǎng)合。
LP模式下的場(chǎng)景還包括以下場(chǎng)景:
本次主要用于天車防撞預(yù)警,采用更加簡(jiǎn)單的DR模式即可,DR模式下每個(gè)UWB設(shè)備的功能都一直,都是節(jié)點(diǎn).每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)輸出和其他節(jié)點(diǎn)的距離值.
2.遠(yuǎn)距離通訊 LORA
采用DR模式下,我們通過和某個(gè)節(jié)點(diǎn)通訊,便可以獲知各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離,通過計(jì)算就可以計(jì)算出各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離.本地就可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離實(shí)現(xiàn)防撞預(yù)警.
實(shí)際操作中,包括天車等許多設(shè)備可能都是人員遠(yuǎn)程操控,如何把信號(hào)遠(yuǎn)程傳送到控制人員手上呢?
通常天車等移動(dòng)設(shè)備部署wifi不太方便,另外現(xiàn)場(chǎng)wifi的信號(hào)和安裝也都不太合適,這樣迫切需要一種可以遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào),低功耗,部署方便的通訊技術(shù)了.
lora模塊及協(xié)議是物聯(lián)網(wǎng)中非常出色的一種方案,距離遠(yuǎn),抗干擾好,低功耗,部署簡(jiǎn)單. 非常適合小數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)距離的傳輸場(chǎng)景. 我們本次采用LORA協(xié)議實(shí)現(xiàn),UWB設(shè)備的定位數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳.
通過MCU或者計(jì)算機(jī)讀取UWB模塊數(shù)據(jù),通過計(jì)算通過lora協(xié)議發(fā)送出去,接收端可以是多個(gè)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)1到N的數(shù)據(jù)發(fā)送. 接收端可以使用手持設(shè)備配上lora模塊便于操作人員查看,報(bào)警數(shù)據(jù)也可以及時(shí)傳遞給操作人員.
手持端我們采用了快速產(chǎn)品化的M5statck套件,快速搭建成產(chǎn)品.
3.手持端設(shè)備
終端設(shè)備采用產(chǎn)品度較高的M5statck模組,主機(jī)采用M5statck core,通訊模塊采用M5LoraWAN,這樣產(chǎn)品像積木一樣組合到一塊.
