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1、Ubisense 2.1.5 Training DONNTECH 2唐恩科技介绍唐恩科技介绍 我们唐恩科技成立于1997年，是江苏省双软和高新技术企业，与南京大学合作联合建有“江苏省工控软件实验室”“实时定位系统实验室”。目前公司主营业务为无线电高精度定位系统和港机管理控制系统两大方向的研发和实施。公司通过了CMMI,ISO9001,ISO27001等国际认证。 我们的定位事业部是国内最早从事高精度无线定位技术和应用开发的公司，主要产品系列有UWB超宽带定位系统的工程实施及定制，物联定位系统的开发及定制，Nanotron芯片的销售及系统集成，以及相关软件研发定制业务等。 我们是UWB高精度定位
2、领先供应商英国Ubisense的合作伙伴，中国区唯一代理及技术服务中心。目前已经与中国电力科学研究院、中国石油、北京军区、广州机场等客户成功合作，成功实施了多项工程，在国内实时定位行业具有较高的知名度。Ubisense 2.1.5 Training DONNTECH 3RTLS RTLS即 Real Time Location Systems的简称，实时定位系统。相对于基于RSSI(信号强弱)技术的射频感知定位是一次技术飞跃，RTLS可以实现坐标级定位，并且具有较高刷新率和实时性。RTLS目前已在工业生产自动化、仓储物流、部队训练等各个领域逐步推广应用。Ubisense 2.1.5 Train
3、ing DONNTECH 4与传统射频定位相比优势与传统射频定位相比优势传统的基于RSSI信号强弱判断的RFID、Zigbee、WIFI等射频技术，只能实现区域判断和位置感知的功能，并且受现场环境和天气环境影响比较大，系统的稳定性和可靠性十分不理想。能定位的，定位精度也在3-5米以上，不能做精确控制应用。我们公司的UWB定位系统和物联定位系统，是基于时间和脉冲定位，具有较好的抗干扰性和抗多路径效应能力，定位精度最高可达三维15厘米，标签刷新率最高支持10HZ，具有较好的定位精度和实时性。Ubisense 2.1.5 Training DONNTECH 5FOCUS应用领域应用领域工业工业 /
4、自动化自动化实时追踪资产及库存-改进流程- 提高搜索效率-减少资源浪费物流物流追踪条形码及叉车 -减少保险环节的核查- 仓库管理更加灵活运输运输运输工具追踪-提供交通工具到停车位的实时定位-水平精度-行程与调度-可与GPS相结合军事军事人员与设备的追踪- 城市作战训练- 仓库管理- 高级研发医疗保健医疗保健实时追踪病人，监护者，护理者- 过程分析与改进- 人力资源管理-病人安全保证/状态监控娱乐娱乐/体育体育演出或者训练- 细化演出分析- 回放比赛实况- 视频集成Ubisense 2.1.5 Training DONNTECH 6UWB RTLS可靠精确的实时定位系统可靠精确的实时定位系统 三
5、维精度最高可达15cm 高可靠性(两个传感器定位一个三维位置) 定位追踪基于超高频RF 技术 活跃的 UWB 标签及传感器 基于标签运动的动态刷新率 室内/外均可应用 .NET API 接口 唯一一套在美国和欧盟均获得认证的UWB产品Ubisense 2.1.5 Training DONNTECH 7为何选择超高频为何选择超高频?接收接收发发送送反射信号反射信号直线信号功率功率时间时间对于常规的常规的RF, 室内环境的反射问题将扭曲直线信号, 这使得精确脉冲定时变得非常困难。时间时间 而使用 UWB，直线信号将区别于反射信号，这使得精确的脉冲定时变得很容易。功率功率35m 误差0.3m 误差无
6、线定位的原理是测量发送方到接收方的距离只有直线距离的信号给出的定位是准确的，反射的都是错误的功耗: 1mW 1/100th 手机功耗!Ubisense 2.1.5 Training DONNTECH 8Ubisense系统如何工作系统如何工作?主传感器从传感器标签UWB 脉冲脉冲UWB 脉冲脉冲标签发出一个UWB 脉冲信号， 并被传感器接收。UWB 信号是一个6-8 G Hz 的脉冲序列。时间同步线传统的2.4 GHz RF 信道，指示标签发出脉冲信号，提供标签与传感器之间的双向通路。注意: 2.4 G信道是私有的，并且不会与标准的wifi起冲突。Ubisense 2.1.5 Training
7、9Ubisense系统如何工作系统如何工作?主传感器从传感器传感器计算出标签位置通过两种方式：-信号到达时间差(TDOA)- 到达的角度(AOA) ，包括方位角跟俯仰角。时间同步线标签a1a2t1t2 DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training10Ubisense系统如何工作系统如何工作?TDOA 和 AOA 都会被使用到，以加强三维定位效果的健壮性。AOA 矢量即来自各个传感器的绿线TDOA 曲线则以蓝色表示交叉位置即定位出的位置（红色圆点）标签位置能被任意两个信息计算 出来，比如TDOA和一个AOA; 或者两个AOA。实际应用中，更多的传感器能保证定位精度的可靠性与有
8、效性; 这是一个鲁棒的解决方案。因此，标签最少只需两个传感器便可进行定位。因此，标签最少只需两个传感器便可进行定位。 DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training11标签选择标签选择紧凑型 当你需要将它放在物体的上面时，可以选择这种细长型 当你需要将其固定在物体的表面时 当你需要复杂的输入输出功能时(比如说，报警) DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training12Ubisense提供的软件提供的软件实时空间处理实时空间处理实时的定位数据以及活动记录将其他设备中相关的数据与传感器系统相结合单共享数据库使得在相同可扩展框架下，管理大型传感器系统以及其他各类设
9、备变得容易。分布式体系结构分布式体系结构基于客户端与服务端软件之间的多点全向网络互联，可以运行如下的操作系统 : Linux, MS Windows XP, MS Windows Vista Business Edition, MS Windows 7, MS Windows Server Standard Edition 2003 以及2008.部署系统部署系统流程与数据复制，持续与共享，贯穿在整个分布式系统中。强大的开发环境强大的开发环境丰富的API支持；NET 2.0 允许对空间平台的完全接入。 DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training13Ubisense 提供的
10、软件提供的软件空间平台空间平台 DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training14Ubisense定位引擎定位引擎作用作用对Ubisense标签的精确实时跟踪主要特点主要特点提供给传感器系统必要的支持传感器，标签配置校准系统监督与诊断上下文感知调度以及过滤算法API 对于所有的功能性构造，通过.NET 2.0实现指导传感器API 进行实时定位以及双向数据传输，这也需要通过.NET 2.0和一个线上协议。 DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training15Ubisense 定位平台定位平台作用作用构建健全的传感器驱动的定位感知系统主要特点主要特点可伸缩的持久性
11、存储和实施数据发布用户自定义的2D，3D对象，建立可视化模型实时监控用户定义的空间位置关系抽象支持多单元传感器系统提供客户明确的可伸缩持久性的服务强大的加密和基于角色的访问控制通过.NET 2.0，提供所有系统功能性的API DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training16Ubisense 上层开发上层开发作用作用提供便于实现位置感知应用的工具主要特点主要特点通过数据字典扩展对象模型，编写位置感知应用服务。基于脚本方法的模拟器，在无传感器网络连接的情况下，提供给SDK环境所需的定位数据。 DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training17网络要求网络要求两
12、种不同网络类型的缆线被使用 每个传感器需要一根标准的超五类网线 每个传感器需要一根超五类带屏蔽的网线作为同步线标准的100BASE-TX 以太网连接网络建立 单机运行的网络(没有局域网，Internet的接入) 子网内的专用多层网络所有组件，包括平台的服务器，在同一个子网中。 所有组件在局域网中，可能在不同的子网内需要为 ubisenseconfig提供一个DNS 入口支持以太网供电可选，但推荐首选转换遵从PoE标准 802.3af运行时每个传感器工作在8W左右 (启动时在9W) DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training18以太网结构以太网结构POE交换机交换机以太网数
13、据连接以太网数据连接平台服务平台服务客户端客户端DHCP 服务器服务器每个传感器需要一根网线推荐使用POE交换机 DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training19时间分配时间分配 独立于以太网络 带屏蔽的超五类缆线 一个传感器需要被设为时间源 时间信号通过同一单元下的同步线传播到每个传感器 必要时，时间同步线可以采取环形连接 不同单元之间用时间同步线或者无线时间信号相互连接 DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training20星型连接星型连接主传感器主传感器时间源时间源从传感器从传感器从传感器从传感器从传感器从传感器时间源的六个端口都可提供时间输出所有其他的
14、传感器，时间信号必须从右上角的端口进入，从其他五个端口输出时间源可以是主传感器，也可以是从传感器 DONNTECH Ubisense 2.1.5 Training21环型连接环型连接主传感器主传感器时间源时间源从传感器从传感器从传感器从传感器从传感器从传感器时间信号可以从任意的端口输出，但是必须顺序输入到下一个传感器的右上角端口。Ubisense 2.1.5 Training22多单元时间同步多单元时间同步主传感器主传感器时间源时间源从传感器从传感器从传感器从传感器从传感器从传感器主传感器主传感器从传感器从传感器从传感器从传感器从传感器从传感器一根时间同步线可连接两个单元(虚线所示)你可以从单
15、元1中的任意一个，连接到单元2中的任意一个，但是时间信号必须从被连接的传感器的右上角输入应当确保只有一根单元之间的连线在一个基本的完全有线的系统中，必须指定一个传感器作为整个系统的时间源Ubisense 2.1.5 Training23无线单元同步无线单元同步主传感器主传感器时间源时间源从传感器从传感器从传感器从传感器从传感器从传感器主传感器主传感器从传感器从传感器时间源时间源从传感器从传感器从传感器从传感器12单元之间可用无线进行同步通过以下方式，一个单元被设置为站点时间发生器将主传感器设为时间源，或者设置从传感器为时间源，并将此单元标记为时间发生器那些非时间发生器的单元，被配置为这个时间源
16、的从属，而它则与这些单元进行同步更深入的信息请参阅MultiCellOperation.pdf，包含在Ubisense 2.1.5 的分布中Ubisense 2.1.5 Training24传感器部署方案以及一些原则传感器部署方案以及一些原则传感器被部署在被称为单元的组中，最大容量为12个传感器一般安装成正方形/矩形区域，并朝下偏斜以利用它的接收范围水平+/- 70 度（偏角）垂直+/- 50 度（俯仰角）45度的时候大约有6dB 的损耗典型的单元规模为3030m单元规模会随环境而变大或者减小根据被追踪的对象位置，传感器应当被安装的尽量高一些单元的部署，要始终保持标签信号至少被两个传感器接收到
17、Ubisense 2.1.5 Training25传感器部署方案以及一些原则传感器部署方案以及一些原则单元的无线信道分配 在默认的系统下，共有8个信道可用(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) 信道应当被分配到每个单元，并确保两个单元之间没有重叠的无线信号 典型的，无线信道有一个最大值，大约在300ft， 但是可以在 Cell 属性下通过 RF Power(0-255)调节移交控制 标签在单独的单元中照常工作，而在单元间则会产生移交动作，这取决于一系列的过滤参数和剪裁区域 对于所有单元，覆盖它们的邻接区域保证了移交的最优化 遵从Ubisense Series 7000 Multi-c
18、ell Operation 中的指导方针 (作为位置引擎软件包的一部分，以pdf的形式提供)Ubisense 2.1.5 Training26传感器的物理安装传感器的物理安装为传感器安装固定架，并插入数据线与同步线至少向下偏斜25度在传感器背面使用水平仪保证其水平Ubisense 2.1.5 Training27传感器位置测定传感器位置测定定义一个局部坐标系 在你的空间里设立一个原点(0,0,0) 相对原点测出传感器的坐标位置 使用全站仪或者激光测距仪保证这些测量的精确性是非常关键的，因为它影响到最终的定位效果zyx原点Ubisense 2.1.5 Training28校准校准一旦传感器安装好
19、，并且测定完毕， 最后一步便是校准它们传感器通过各自的坐标，以及一个已知标签的位置来实现校准校准过程会自动确定每个传感器的偏航与俯仰角，并且获取它们与时间源的时间延迟让我们开始安装Ubisense系统吧.Ubisense 2.1.5 Training29软件安装软件安装 概述概述此部分阐述了如何在Windows平台上安装Ubisense软件 关于在Linux上运行与安装 Core Server以及 Local Controller的细节， 参阅与产品一起发布的资料； 安装 core services 必须在Windows机器上运行。 准备工作准备工作下载最新版本的Ubisense软件。 请联系
20、 获取进一步的新闻与下载信息。 指导建议指导建议下载完软件之后， 建议创建一个容易查找的路径，比如C:UbisenseSoftware.解压缩后打开安装文件夹。如果是Windows系统，只需运行UbisenseSetup.msi 文件。 下面是安装时的窗口：Ubisense 2.1.5 Training30国内项目介绍Ubisense 2.1.5 Training31案例一案例一 变电站人员定位变电站人员定位项目背景项目背景 本工程是国家电网SG186工程安监计划的重要组成部分，主要用于变电站现场作业安全智能监控项目的定位部分，其主要功能为实时获取操作人员的定位数据，并且可以及时将报警信息传送
21、给操作人员。投入运行后，可提高变电站等国家电网安全生产单位的信息化，项目意义深远。 用户背景用户背景 中国电力科学研究院是国家电网的直属机构，是国家电网公司在电力技术领域的研究开发、技术服务、产业发展、试验检测和人才培养基地，成为中国电力行业的权威科研机构和具有竞争力的高科技企业，在公司科技创新体系中发挥骨干力量和引领作用。Ubisense 2.1.5 Training32案例一案例一 变电站人员定位变电站人员定位解决方案解决方案 本项目是超高压变电站现场作业安全智能监控项目的定位部分，其主要功能为实时获取操作人员的定位数据，并且可以及时将报警信息传送给操作人员。本工程选择在220kV区域共计
22、安装36台UBISENSOR7000室内型定位传感器。因超高压工作区对设备有严格的高度和材质要求，传感器在靠围墙区域安装高度为3米，内部高度为2米。人员佩戴UBITAG7022紧凑型标签（共计10个标签）。共计采用4台POE交换机进行数据连接和供电，各个交换机之间以及主交换机到主控楼之间采用单模光纤传输。最终在应用层三维显示并与视频监控结合。Ubisense 2.1.5 Training33案例一案例一 变电站人员定位变电站人员定位Ubisense 2.1.5 Training34案例一案例一 变电站人员定位变电站人员定位Ubisense 2.1.5 Training35案例一案例一 变电站人
23、员定位变电站人员定位Ubisense 2.1.5 Training36案例二案例二 机场行李跟踪机场行李跟踪 项目背景项目背景 随着航空业务的快速发展，打击走私犯罪任务的日益严重，入境可疑行李检测处理数量持续不减的情况下，采用高科技创新手段来加强对入境行李的监管、保障入境行李的安全、提高海关工作效能已经成为机场海关的迫切需要。 目前，机场海关对可疑行李的跟踪定位处理缺乏高效的科技信息手段，而在机场行李检测场所这样一种特殊的环境里运用一种安全、可靠的自动识别系统来区分、识别、跟踪和定位可疑行李，将信息系统中的行李信息和实地场景动态的联系起来，这样才能充分发挥海关对入境行李检测、跟踪、定位、处理的
24、作用，真正意义上实现对入境行李的检测、跟踪、定位、处理信息化。 用户背景用户背景 本案例最终用户为国内某大型国际机场海关。Ubisense 2.1.5 Training37案例二案例二 机场行李跟踪机场行李跟踪 具体解决方案具体解决方案 行李定位系统包含三部分：定位可疑行李的定位标签（Tag），能够发射（UWB）信号来确定位置；位置固定的传感器（Sensor），能够接收并估算从标签发送过来的信号；以及综合所有位置信息的软件平台，获取、分析并传输信息给用户和其他相关信息系统。 本案例中，整个区域共约4000平方米，根据现场实际环境和监控侧重区域的不同，被划分为两个定位单元，分别配置8个和9个传感
25、器，并连接成为一个整体的无缝定位网络，使区域内任意点都能实现高精度定位。 定位平台将标签定位数据及现场环境模型通过无线局域网发送至平板电脑，海关安检人员可以在无线信号覆盖范围内的任意地点监控可疑行李的运动状态；二次开发的监控平台设置敏感区域，当可疑行李携带标签进入该区域时发出报警信号，方便工作人员随时作出人工干预行为。Ubisense 2.1.5 Training38案例二案例二 机场行李跟踪机场行李跟踪 现场照片现场照片和运行界面和运行界面Ubisense 2.1.5 Training39案例二案例二 机场行李跟踪机场行李跟踪Ubisense 2.1.5 Training DONNTECH
26、40案例二案例二 机场行李跟踪机场行李跟踪Ubisense 2.1.5 Training41案例三案例三 军事训练仿真军事训练仿真 项目背景项目背景 本案例应用在一栋建筑物的1，2，3三层实现高精度的室内定位，在建筑物外的一片区域实现较高精度的室外定位。定位系统采用Ubisense公司为军队应用定制的大功率、高精度、高刷新率的UWB产品实现，根据室内房间、走廊和楼梯的实际情况进行定位单元的布置，并将其连成一个整体的无缝定位网络，确保每个地点都能实现高精度的三维定位，每个房间，每个定位单元、室内外之间能实现高精度的无缝定位。 用户背景用户背景 最终用户为某军区大型训练基地，应用环境为城市反恐作战
27、训练基地。 Ubisense 2.1.5 Training42案例三案例三 军事训练仿真军事训练仿真 具体解决方案具体解决方案 该定位系统包含三部分：人员佩戴的定位标签（Tag），能够发射UWB信号来确定位置；位置固定的传感器（Sensor），能够接收并计算从标签发送过来的信号；以及综合所有位置信息的软件平台，获取、分析并传输信息给用户和其他相关信息系统。 在该系统中，定位标签发射极短的UWB脉冲信号，传感器接收此信号，并采用综合的测量手段来计算标签的位置。定位引擎软件将数据进行综合，并通过API接口传输到外部程序或定位平台，实现空间信息的处理以及信息的可视化。 本系统被定位区域为一栋楼宇中的
28、三层，包括楼梯、走廊和各个房间，总覆盖面积约为1000平方米；受楼宇内多重墙体阻隔和UWB信号穿透能力限制，为实现50cm定位精度，整个区域被划分为10个单元并无缝连接为一个整体，共使用81个传感器。Ubisense 2.1.5 Training43案例三案例三 军事训练仿真军事训练仿真Ubisense 2.1.5 Training44案例三案例三 军事训练仿真军事训练仿真Ubisense 2.1.5 Training同类产品比较同类产品比较技术参数技术参数UbisenseTimedomainZebra定位技术基于TDOA和AOA定位，只要2台传感器接受到信号就可以三维定位。基于TDOA定位，
29、需要4台及以上传感器才能定位。基于TDOA定位，需要4台及以上传感器才能定位。定位精度最高支持三维15cm的定位，定位精度稳定。最高30cm的二维定位，一般在50cm左右。最高30cm的二维定位，一般在50cm左右。覆盖范围射频最大射程300m射频最大射程50m射频最大射程200m定位平台可以根据不同的平台设置不同的属性，提供API开发包，功能强大。没有平台，由内置系统直接提供数据没有平台，由内置系统直接提供数据标签刷新率0.0045-10HZ可调控最高10HZ，固定刷新率最高5HZ,固定刷新率数据网络及供电网络标准以太网网络，支持POE供电和电源适配器供电。专用网络协议及专用集线器供电专用网络协议及专用集线器供电Ubisense 2.1.5 Training46 THANKS