解决方案

Total Solution

一、 背景介绍

随着工业智能化的发展，各种智能化技术越来越多应用到工业生产中，极大的提高的生产效率和保障了生产安全。叉车是工厂作业的常用机械设备，在生产作业过程中存在一定安全隐患，需要通过严格的操作规范和技术手段确保生产安全。本方案采用UWB高精度定位系统，使用UWB测距技术，实现叉车与人的防撞，叉车与叉车防撞。这种模式主要是用在工厂/仓库的防撞，叉车和人之间相互测距，叉车与叉车之间的相互测距，避免他们之间的相互碰撞，减少人为事故，保障人身和财产安全。

二、 方案介绍

1. UWB技术原理

超宽带（Ultra Wide Band，UWB）技术是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。

2. UWB定位算法介绍

1) TOF（Time of Flight飞行时间）到达时间算法

以基站为圆心，以标签和基站距离为半径画圆，相交区域即为标签位置。标签和基站间的距离是通过多次收发脉冲测量的（TWR算法）。

2) TDOA（Time Difference of Arrival）到达时间差算法

相关基站彼此先做高精度时间同步。标签定时广播，可根据标签广播信号到达不同基站的时间差值画出双曲线，相交区域即为标签位置。

3. UWB定位模式

根据场景应用需求， UWB可以实现以下四种定位模式： 

 三维定位：区域内至少安装4台定位基站，可实现三维空间内的精准定位。

 二维定位：区域内至少安装3台定位基站，可实现二维平面的精准定位。

 一维定位：区域内至少安装2台定位基站，可实现一维线性定位，适用于走廊、通道、隧道等狭长区域。

 零维定位：也叫存在性检测。区域内安装1台定位基站，可实现区域内人员的存在性检测和统计，适用于小型房间等区域。

4. UWB定位系统架构

UWB定位系统主要有三部分组成：定位标签、定位基站和软件平台。

 UWB定位标签，发射UWB信号确定位置；

 UWB定位基站，接收并估算从标签发送过来的信号；

 控制管理平台，综合所有位置信息，获取、分析并传输信息给用户和其他相关信息系统。

 5.  基本功能

 唯一标识：每个叉车安装识别基站\ 员工佩戴标签(唯一ID标识)。

 精确测量：防撞基站能实时测量100m半径范围内标签、基站的精确距离，精度最高可达10cm。

 全网覆盖：同一区域实现叉车与人员，叉车与叉车之间报警全覆盖。

 危险警报：一旦人员靠近危险区域，叉车上的声光报警器发出报警。

 多种模式：可通过无线方式将报警系统传输给后台监控系统，监测每辆叉车的报警次数，分析车辆危险区域，合理调度车辆。

（工作示意图）