今天,四相科技分析一下UWB技術(shù)的隧道人員定位系統(tǒng)。

隨著我國公路、鐵路的不斷擴建發(fā)展,隧道施工越來越多。目前,隧道施工面臨工種危險系數(shù)高、隧道長、工作人數(shù)多等問題。這些問題的解決之道,主要依靠人員定位系統(tǒng)。應(yīng)用的技術(shù)不同,人員定位系統(tǒng)的特點也是不同的。UWB無線定位技術(shù)由于功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復雜度低,尤其是能提供非常精確的定位精度等優(yōu)點,而成為人員定位系統(tǒng)的技術(shù)熱點和首選。本文主要分析基于UWB技術(shù)的隧道人員定位系統(tǒng)。
基于UWB技術(shù)的隧道人員定位系統(tǒng),具有以下幾個特點:
1.系統(tǒng)簡單、成本低
UWB不使用載波,它通過發(fā)送納秒級脈沖來傳輸數(shù)據(jù)信號。UWB發(fā)射器直接用脈沖小型激勵天線,不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需要的上變頻,從而不需要功用放大器與混頻器,因此,UWB允許采用非常低廉的寬帶發(fā)射器。此外,在接收端,UWB接收機不需要中頻處理。
2.數(shù)據(jù)傳輸快
民用商品中,一般要求UWB信號的傳輸范圍為10m以內(nèi),再根據(jù)經(jīng)過修改的信道容量公式,其傳輸速率可達500Mbit/ s,是實現(xiàn)個人通信和無線局域網(wǎng)的一種理想調(diào)制技術(shù)。UWB 以非常寬的頻率帶寬來換取高速的數(shù)據(jù)傳輸,并且不單獨占用已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源,而是共享其他無線技術(shù)使用的頻帶。
3.定位精確
沖激脈沖具有很高的定位精度,采用超寬帶無線電通信,很容易將定位與通信合一,而常規(guī)無線電難以做到這一點。超寬帶無線電具有極強的穿透能力,可在室內(nèi)和地下進行精確定位,而GPS定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi);與GPS 提供絕對地理位置不同,超短脈沖定位器可以給出相對位置,其定位精度可達厘米級。此外,超寬帶無線電定位器更為便宜。
4.功耗低、耐用
UWB 系統(tǒng)使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù),脈沖持續(xù)時間很短,一般在0. 20ns~1. 5ns 之間,有很低的占空因數(shù),系統(tǒng)耗電可以做到很低,在高速通信時系統(tǒng)的耗電量僅為幾百μW~幾十mW。民用的UWB 設(shè)備功率一般是傳統(tǒng)移動電話所需功率的1/ 100 左右,是藍牙設(shè)備所需功率的1/ 20 左右。軍用的UWB 電臺耗電也很低。因此,UWB 設(shè)備在電池壽命和電磁輻射上,相對于傳統(tǒng)無線設(shè)備有著很大的優(yōu)越性。
5.可用性可靠性高
該系統(tǒng)在國際和國內(nèi)市場已有大量的實際工程應(yīng)用,穩(wěn)定可靠、適用于室內(nèi)、室外等各種工業(yè)環(huán)境。
6.安裝調(diào)試簡單
該系統(tǒng)的安裝調(diào)試工作,普通工程人員在接受培訓后,即可快速掌握,無需太多的專業(yè)知識。
7.通信協(xié)議簡潔
該系統(tǒng)與上層應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議簡單,測距數(shù)據(jù)信息讀取方便。
UWB定位精度可以達到厘米級。最后對UWB主要的應(yīng)用領(lǐng)域和前景進行討論。UWB定位技術(shù)的優(yōu)勢勢必使其前途一片光明。隨著通信技術(shù)的進步和定位技術(shù)的發(fā)展,UWB的應(yīng)用還遠不止于此。新的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嘤楷F(xiàn),高精度定位技術(shù)的應(yīng)用在智慧隧道項目方面會越來越多。
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