UWB技術(shù)在智慧養(yǎng)老中的應(yīng)用
目前，我國人口逐步進入老齡化，國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，我國60歲及以上人口達2.96億，占全國人口的21.1%。老齡化是全社會所面臨的挑戰(zhàn)，養(yǎng)老是一項系統(tǒng)工程，隨著老年人口比例的增加，老年人家庭安全問題日益凸顯，隨之而來的便是老人的安全問題，為了保障老年人的生活質(zhì)量和安全，乾位智通技術(shù)公司研發(fā)實時動態(tài)服務(wù)，時刻關(guān)注老年人員安全位置，實現(xiàn)智能化預(yù)警，并對老人及時提供服務(wù)與看護。
一、實時精準位置管理對智慧養(yǎng)老的重要性
我國養(yǎng)老事業(yè)發(fā)展迅速，養(yǎng)老院數(shù)量也在不斷增加，為提高養(yǎng)老院的服務(wù)質(zhì)量和管理效率，采用養(yǎng)老院人員定位管理系統(tǒng)是非常必要。養(yǎng)老院人員定位管理是現(xiàn)代化養(yǎng)老院管理的一個重要組成部分，通過UWB新一代信息技術(shù)，可以實現(xiàn)對工作服務(wù)人員和老年人的實時定位、軌跡追蹤，安全預(yù)警提醒、人數(shù)統(tǒng)計等智慧養(yǎng)老功能提高管理效率和服務(wù)質(zhì)量，保障老人和員工的安全，養(yǎng)老院管理效率和服務(wù)質(zhì)量。未來，隨著科技的不斷發(fā)展，養(yǎng)老院人員定位管理系統(tǒng)將會得到更加廣泛的應(yīng)用和推廣。
二、UWB工作原理及系統(tǒng)功能
UWB是超寬帶(Ultra-wideband)的縮寫，主要專注于室內(nèi)定位，又稱為脈沖無線電（Impulse Radio）技術(shù)。UWB目前主要應(yīng)用在靜止或動態(tài)的人車物高精度定位領(lǐng)域的位置服務(wù)應(yīng)用。從頻域來看，超寬帶有別于傳統(tǒng)的窄帶和寬帶，它的頻帶更寬，窄帶是指相對帶寬(信號帶寬與中心頻率之比)小于1%，相對帶寬在1%-25%之間的被稱為寬帶，相對帶寬大于25%、或者中心頻率大于500MHz的被稱為超寬帶，又稱為基帶傳輸或無載波技術(shù)。脈沖UWB技術(shù)的脈沖長度通常在亞納秒量級，信號帶寬經(jīng)常達數(shù)千兆赫茲，比任何現(xiàn)有的無線通信技術(shù)的帶寬都大得多， (超寬帶在軍事上的應(yīng)用最主要就是超寬帶雷達，雷達的主要功能就是定位和測距)近年來被應(yīng)用在無線定位和雷達測距應(yīng)用中，因此作為民用雷達和民用測距取得了較快的發(fā)展。
（一）UWB定位系統(tǒng)的組成
1、定位系統(tǒng)主要的硬件有定位微基站、定位微基站（或稱定位閱讀器），布設(shè)于被定位空間內(nèi)，相當于GPS中的“定位衛(wèi)星”，是定位系統(tǒng)的重要組成，定位系統(tǒng)的微基站有多種品類，適合于室內(nèi)外多種環(huán)境。
2、定位標簽，同為定位系統(tǒng)的重要組成部分，分為腕帶型、工牌型、資產(chǎn)型等多種類型，高度適配于人員、車輛、資產(chǎn)等的定位追蹤。
3、基礎(chǔ)定位系統(tǒng)，無線定位系統(tǒng)的標配軟件，提供位置地圖服務(wù)、實時軌跡顯示、組織架構(gòu)管理、電子圍欄及告警管理、軟件權(quán)限管理等基礎(chǔ)定位應(yīng)用功能。
（二）UWB高精度定位系統(tǒng)的特點
首先是精準度極高。UWB可以到厘米級的精準度，目前在眾多定位技術(shù)中沒有比這精度級別更高的，場地實測定位標簽在靜止或動態(tài)時，定位精度可控制在30厘米內(nèi)。
第二是可靠度高。對于不同的物體直接傳輸識別，抗多徑干擾，UWB 的能力是最強的。
第三是實時。延時特別短，毫秒級，比GPS的響應(yīng)時間快50倍，這個是一個非常好的性能，未來會有很好的應(yīng)用。
第四實現(xiàn)方式簡易，功耗比較低，各種手持產(chǎn)品都是可以非常方便應(yīng)用的。
第五高安全性,一般手機里是有安全單元，UWB本身符合IEEE 802.15.4a/z邊界協(xié)議，數(shù)據(jù)包里面含有加密的字段，可以對數(shù)據(jù)進行加密。還可以結(jié)合手機里的SE安全單元，做更高的安全級別。
第六運營成本低，因標簽與基站間進行數(shù)據(jù)采集傳輸，無需支付其他通信費用。
（三）定位原理分析
UWB工作的方式比較直接，當一個射頻信號源發(fā)出去以后，接收源會第一時間收到直線距離到達的信號。通過接收的時間戳，可以計算信號飛行距離。對于UWB來講，所有的反射對它來說都可以忽略不計，直接可以接收分辨出最先到達的信號。不止這些，還可以通過到達相位差、計算出角度差，最后通過距離和角度來定位出接收端的目標在什么相對位置。
無線定位技術(shù)是指用來判定移動用戶位置的測量方法和計算方法，即定位算法。目前最常用的定位技術(shù)主要有：時差定位技術(shù)、信號到達角度測量(AOA)技術(shù)、到達時間定位(TOA)和到達時間差定位(TDOA)等。其中，TDOA技術(shù)是目前最為流行的一種方案，除了用于GSM系統(tǒng)，在其他諸如AMPS和CDMA系統(tǒng)中也廣泛應(yīng)用，UWB定位采用的也是這種技術(shù)。TDOA保證了UWB定位的高精度可以達到10cm左右。TDOA測距本質(zhì)上就是脈沖序列設(shè)備信號，采用非常款的頻譜所以抗干擾能力比較強。
UWB定位技術(shù)只是屬于無線定位技術(shù)的一種，流行的無線定位技術(shù)包括GPS定位、北斗定位、藍牙定位、WIFI定位、RFID定位等，其中GPS、北斗主要用在室外定位，藍牙定位、WIFI定位、RFID定位、UWB定位、運營商基站定位主要用于室內(nèi)定位。UWB定位和藍牙定位、WIFI定位、RFID定位比較起來有精度上的優(yōu)勢。
（四）系統(tǒng)功能
其具體實現(xiàn)路徑為：通過在室內(nèi)空間布設(shè)合理數(shù)量的微基站，精確定位人員、車輛、資產(chǎn)上的定位微標簽，并借助基于GIS的標準型定位應(yīng)用軟件（基礎(chǔ)定位系統(tǒng)、增值應(yīng)用系統(tǒng)），開放的定位引擎API接口、位置大數(shù)據(jù)平臺，在精確定位基礎(chǔ)上，實現(xiàn)軌跡追蹤、區(qū)域報警、攝像聯(lián)動、大數(shù)據(jù)分析等多種應(yīng)用功能。
具體的應(yīng)用功能有
1.實時追蹤，實時追蹤警員、訪客、重點人員等的位置
2.快速查找，各種查詢功能，包括人員的查詢、警員的查詢、地點的查詢、時段的查詢、位置的查詢
3.軌跡回放，歷史軌跡根據(jù)時空定義進行回放
4.緊急求救，人員主動求救報警
5.滯留報警，人員滯留告警、滯留時間過長告警
6.聚集報警，人員聚集報警
7.危險報警，非法進入、非法離開報警
8.視頻聯(lián)動，支持海康、大華等廠商對接
9.圖像處理，視頻拼接、打包下載
10.設(shè)備異常，設(shè)備斷電、斷網(wǎng)等異常報警
11.低電壓報警，終端低電壓提供報警
12.電子圍欄，人員行為有效管控，減少違章，增強安全
13.重要物資監(jiān)管：重要物質(zhì)監(jiān)管，保證按照操作規(guī)程/程序執(zhí)行
（五）UWB定位系統(tǒng)在電廠變電站的功能實現(xiàn)
變電站UWB定位人員安全管理系統(tǒng)組成：顯示終端、UWB定位引擎、UWB定位標簽、UWB定位基站。
1.顯示終端：UWB定位引擎計算出的定位標簽坐標，要在顯示終端（PC、平板電腦、手機）上呈現(xiàn)。
2.UWB定位引擎：變電站定位區(qū)域的UWB定位基站實時通過網(wǎng)絡(luò)將原始位置數(shù)據(jù)發(fā)送給UWB定位引擎，然后UWB定位引擎運行定位算法，實時計算出佩戴UWB定位標簽的人員的坐標位置。
3．UWB定位標簽：給待定位的人員、設(shè)備上配備UWB定位標簽，定位標簽發(fā)射UWB信號，與UWB定位基站相互通信，使標簽自身被定位。UWB定位標簽可以是手環(huán)型、工牌工卡型、也可以是固定在安全帽的模塊型等。
4．UWB定位基站：UWB定位基站通過UWB信號和定位標簽進行通信，再通過后臺服務(wù)器端定位引擎解算，實現(xiàn)對UWB定位標簽的精準定位功能。
三、UWB技術(shù)在智慧養(yǎng)老中的應(yīng)用
1、員工管理 通過養(yǎng)老院人員定位管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對員工實時監(jiān)控和考勤管理。管理人員可以通過系統(tǒng)查詢員工的工作狀態(tài)和工作時間，提高管理效率和服務(wù)質(zhì)量。
2、老人管理 通過養(yǎng)老院人員定位管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對老人的實時監(jiān)控和健康管理。管理人員可以通過系統(tǒng)查詢老人的位置和健康信息，提高服務(wù)質(zhì)量和安全性。
3、突發(fā)事件處理 在突發(fā)事件發(fā)生時，可以通過人員定位管理系統(tǒng)迅速了解人員的位置信息，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，保障老人和員工的安全。定位標簽上配有緊急呼叫按鈕，使老人在需要幫助時，工作人員快速到達。
4、軌跡管理 準確查找老人現(xiàn)處位置，實時查詢老人活動軌跡，顯示準確位置坐標。
5、突發(fā)事件應(yīng)急 定位標簽記錄老人的入住登記時間、年齡、健康狀態(tài)、喜好、病史等相關(guān)信息。為醫(yī)護人員的快速響應(yīng)、緊急求助提供指引。
6、安全預(yù)警 根據(jù)不同區(qū)域設(shè)備電子圍欄，越過設(shè)定區(qū)域即發(fā)出安全預(yù)警。
五、UWB定位技術(shù)應(yīng)用于智慧養(yǎng)老的設(shè)備
該項目采用UWB技術(shù)定位方案，主要涉及產(chǎn)品為UWB基站、UWB定位標簽、應(yīng)用管理平臺。KAS1000 一款有線普通型定位基站，適用于多類型定位場景。定位精度可高達 30cm，實現(xiàn)位置管理和電子圍欄預(yù)警等功能，支持 TDOA 和 TOF 多種定位算法,可實現(xiàn)二維?一維及零維等定位方式。廣泛應(yīng)用于園區(qū)碼頭、倉儲物流、工廠車間等對人車物的智能化位置管理。
為了達到良好的定位效果，基站安裝建議離地面2.5-3m?；窘邮胀叫盘柵c標簽信號的距離都不應(yīng)超過一定范圍，以確保信號強度和定位精度,標簽信號至少需3個不同基站接收，以準確計算出標簽位置。
固定方式：根據(jù)安裝環(huán)境選擇相應(yīng)的固定方式，如壁掛、吊頂?shù)龋_?；景惭b牢固，避免搖晃或移位。
天線朝向：根據(jù)定位需求和信號覆蓋范圍調(diào)整天線的朝向，通常情況下，天線應(yīng)朝向需要覆蓋的定位區(qū)域。
信號傳播：考慮到UWB信號的特性，應(yīng)選擇無遮擋或遮擋較少的區(qū)域為基站安裝點位，確保信號順暢傳播。
障礙物與遮擋：要盡量避免障礙物對UWB信號的影響。在選擇基站位置時，要確保信號傳輸路徑上無遮擋或少遮擋物。
六、公司產(chǎn)品功能優(yōu)點及技術(shù)優(yōu)勢
（一）公司產(chǎn)品功能優(yōu)點
1．公司軟硬件一體自主設(shè)計開發(fā)，UWB基站、UWB標簽、客戶應(yīng)用端平臺全自主開發(fā)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，可快速響應(yīng)客戶功能需求，因面對的多為項目型客戶，應(yīng)用場景、個性需求各異，也提高了軟硬件運行的穩(wěn)定性。
2．公司自主開發(fā)UWB定位引擎算法，擁有自主的知識產(chǎn)權(quán)，并形成公司專利。強化了公司設(shè)備的高穩(wěn)定、高精準、長距離、低功耗等功能。
3．為減輕設(shè)備集成商開發(fā)難度及減輕工作量、節(jié)約開發(fā)時間，公司開發(fā)了定位引擎服務(wù)器，設(shè)備集成商可快速簡易調(diào)取數(shù)據(jù)，快速集成投入商用。
4．公司設(shè)備快速組網(wǎng)，解決了后期需增加基站、標簽需重新安裝調(diào)試的工作量，實現(xiàn)即插即用。支持網(wǎng)頁端應(yīng)用，可使用Chrome / Microsoft edge (Microsoft IE不支持）直接訪
5．因公司軟硬件一體自主開發(fā)，不僅提高效率，更節(jié)約了成本。
（二）公司技術(shù)團隊的優(yōu)勢
我們現(xiàn)擁有一支能打硬仗，有實力有擔當，具備多年實戰(zhàn)經(jīng)驗的技術(shù)團隊，技術(shù)團隊主力來自電子科技大學，及具有穩(wěn)定的技術(shù)售前售后服務(wù)團隊。
（提示僅供參考）
