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餐厅客户定位解决方案

超宽带定位系统方案

2011年6月20日

一、技术概述

1，UWB定位技术特点

超宽带（UWB）是射频应用技术领域的一项重大突破。

该技术构建了革命性的实时定位系统（RTLS），该系统能够在传统的挑战性应用环境中达到较高的定位精度，并具有很好的稳定性；而诸如RFID、WiFi等技术并不能完成该类应用。

超带宽（UWB）是射频应用技术领域的一项重大突破，利用改技术构建了革命性的实时定位定位系统，该系统能够在传统环境中达到较高的定位精度，并具有很好的稳定性，创造了RTLS领域的新格局。

2，UWB与其他定位技术的优势

图1射频技术发展趋势

以往基于场强信号和信号质量技术来定位的RFID,WIFI,ZIGBEE等传统定位技术，定位精度往往不能令人满意，UWB定位技术的出现填补了高精度定位领域的空白。

系统整体拓扑图如下：

图2UWB定位系统工作拓扑图

二、需求分析

2.1目前状况

现某餐厅因经营面积较大，经常发生客户点餐后，服务员因无法及时找到客户所在餐位，而影响服务质量。

一、浪费了寻找客户的时间，影响工作效率。

二、客户因长时间等待送餐，造成服务质量大打折扣。

三、平时服务无软件系统考评，绩效和培训无平台支撑。

2.2定位需求

餐厅业主提出定位的需求：

1，引进定位系统，与号位牌集结合。

实现对已点过餐的客户经行实时定位，服务人员通过显示屏幕可以知道其所在的实时位置。

2，通过对餐厅内客户的实时定位，对客户等待时间、人流量等情况经行统计及分析，为后期改善服务质量提供依据。

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三、系统介绍

LocateSysTMUWB定位系统采用无线超宽带UWB技术，构建了革命性的高精度实时定位系统RTLS，该系统在传统的应用环境中稳定达到15cm的3D定位精度，系统包含三个组成部分：

传感器Sensor、有源定位标签Tag和定位平台,在该系统中，定位标签Tag利用UWB脉冲信号发射出位置信息给传感器Sensor，传感器接受到信号后采用TDOA和AOA定位算法对标签位置进行分析，最终通过有线以太网传输到平台服务器。

定位单元可以实现无缝蜂窝连接，将定位空间无限扩展，定位标签可以在各个单元自由行走，通过定位平台软件分析，将定位目标真实地以虚拟动态三维效果显示出来。

3.1定位传感器Sensor

Series7000系列传感器是一种精密测量仪器。

它包含一个天线阵列，以及UWB信号接收器；可以通过检测定位标签发出的UWB信号，来计算该标签的实际位置。

在工作过程中，每个传感器独立测定UWB信号的方向角和仰角（AOA）；而到达时间差信息（TDOA）则必须由一对传感器来测定，而且这两个传感器均部署了时间同步线；这种独特的AOA、TDOA相结合的测量技术，可以构建灵活而强大的定位系统。

目前S7000单个传感器能测得较为准确的标签位置；而通过两个传感器的接收信号能测定更为精密的3D信息；

S7000传感器系统特点：

◆系统实时性好

每个传感器均支持持续达40HZ的刷新速率，这意味着每个传感器或定位单元能够以最短25ms的时间间隔对标签（Tag）进行定位。

◆安装灵活可扩展性强

采用蜂窝单元体系结构来适应小规模到较大规模的系统部署。

用户能够将数以千计的传感器集成到单一的企业应用系统中，并能够监控无限大区域，管理大量的定位标签。

◆支持有线、无线方式

传感器能够工作于标准的有线或无线环境，采用诸如802.11WiFi接入点、以太网关和5类线，实现传感器与服务器之间的通讯。

◆双向通讯模式

S7000系列传感器与任意标签（Tag）之间的通讯支持双向通讯模式。

这使得定位系统能够动态管理标签，包括根据最佳的定位与电源管理方式，适时改变标签的刷新速率；系统同时采用这种双向通讯模式来对控制、测算信息进行动态管理。

◆保养维护方便

传感器采用标准的以太网通讯方式进行远程管理。

固件程序可以通过网络下载到传感器中，这使得用户很容易对传感器进行升级，也方便了传感器对新功能的加载。

详细参数：

尺寸与重量：

尺寸20cmX13cmX6cm重量650g

工作条件

温度-20℃-60℃（标准）湿度0-95%（无冷凝）

防护等级

防护标准工业级IP30

IP63,65,67,NEMA可以订购

定位精度

典型精度3D模式下15cm

工作频率

超带宽6GHZ-8GHZ

传输通道2.4GHZ

产品认证

FCCpart15;EUCE;

安全等级

-class1Div1,zone1onRequest

电源供电

POE交换机供电802.3af

低压直流12V@10W

安装特性

可以调节安装支架

3.2定位标签Tag

紧凑型标签是一种较小的设备，可置于资产设备、交通工具上，并获取精度达15cm的3D动态定位信息。

它针对苛刻的工业应用环境设计，并包含许多先进的功能：

一个LED指示灯；一个能立即激活静止标签的运动检测传感器；一个事件触发按钮。

紧凑型标签集成多种安装固定方式，以方便的部署于任何物体或表面。

特别需要指出的是，UWB信号并不受所贴附物体（包括金属和液体容器等）材料特性的影响。

◆双重射频体系

S7000标签采用独特的双重射频体系结构。

标签的精密定位测量采用UWB超宽带脉冲信号，同时采用常规的双向2.4GHz信号进行控制与测算信息传输。

◆双向通讯模式

双向通讯的功能使得S7000系统能够做到：

动态管理标签；刷新速率可变；发送自识别码命令实现LED灯指示；报告电池状态信息和可编程按钮的触发事件。

◆灵活的刷新速率

S7000软件平台允许标签根据当前活动情况，自动的调节刷新率。

如果标签正在快速移动，标签的刷新率能够随着速度的减缓而自动调节；这容易使定位与电源的管理得到最佳化。

在标签不移动的时候，能够进入睡眠状态以保存电能。

标签内置了运动检测传感器，确保在移动时立刻进入数据传输状态。

◆可编程交互按键

紧凑型标签提供一个可编程的按钮，为交互应用提供上下文输入，例如一扇门可以编程为锁定和打开；摄像机能够编程为放大和缩小。

◆环境适应性强

紧凑型标签设计能够适用于苛刻的工业现场环境，并具防水防尘功能。

◆长电池生命周期

对于典型的应用，紧凑型标签能够持续5年的使用时间而不需要更换电池；自动化的电池状态报告使得维护更为方便。

当电池用完时，电池也比较容易更换。

详细参数：

尺寸与重量

尺寸38mmX39mmX16.5mm重量25g

工作条件

温度-20℃-60℃（标准型）-30℃-70℃（增强型）

湿度0-95%（无冷凝）

防护等级

防护标准IP63（标准型）IP65（增强型）

刷新率

刷新频率0.01-20HZ

外部资源

运动检测传感器

可编程指示灯/按钮

工作频率

超宽带6GHZ-8GHZ

传输通道2.4GHZ

产品认证

FCCpart15;EUCE;

安全等级–Class1Div1,zone1onReguest

电源供电

3V纽扣电池（CR2477）最高5年生命周期

安装特性

回型扣、手腕带、工业尼龙扣、磁性吸附、螺丝等

3.3软件平台

S7000定位平台产品是一个完整的RTLS软件平台，它能同时从S7000传感器、标签以及其他RTLS传感器系获

取数据，如常规的有源、无源RFID系统，温度、震动检测器等非位置传感器设备用户可以很方便地对监控场所进行部署，并将定位网络协同在一个实时、高精度的状态下获取定位的性能，能将场景实时动态地虚拟出来，改平台具有系统稳定可靠，定位功能完整，实时性能好，管理功能健全，系统安装方便，集成方式简单，使用简单，易于二次开发等扩展特点。

◆定位功能完整

能够实时监控指定空间的人、物位置信息，并通知监控终端；能够存储并向多个终端客户发布2D/3D位置信息数据；实时存储并发布用户自定义2D/3D图像；能够创建、导入或编辑用户自定义的2D/3D空间模型；

◆实时性能卓越

蜂窝状子区域定位管理，能够覆盖无限空间范围内的人、物；运用工业级标准的UDP与多客户端进行实时数据通讯；

◆管理功能健全

完整的容错机制，易于群集化服务的体系结构；所有服务支持WinXP、Linux交叉平台操作；

图形化工具，支持监控、备份、恢复与升级；所有服务具有用户自定义权限和256位AES加密功能；

◆系统安装方便

系统的图形化功能，支持导入建筑模型、定义人物模型、创建可视化图像、定义空间关系、加密权限等各种服务；

◆集成方式简单

100%可操控的.NET2.0API，可用于观察每一个系统函数的所有数据和控制；方便的管理基于DirectX.NET2.0的2D/3D可视化控件；

◆易于开发扩展

图形化数据模型工具利用.NET2.0API产生稳定的用户自定义服务；用户自定义服务均继承了容错、易管理特性；传感器模拟器工具允许对复杂的定位感知应用进行脚本测试；

四、工程部署

4.1佩戴和固定方式

餐厅客户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。

标签佩戴方式：

图3码牌集成定位标签

传感器固定方式：

图4传感器固定方式

4.2传感器的部署

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。

由于采用了UWB技术，加上独特的传感器功能，确保了较高的定位精度和室内应用环境的可靠性，而通常这些室内应用极具挑战性：

墙壁和金属物的反射，导致较强的多路径效应。

传感器通常按照蜂窝单元（Cell）的形式进行组织，典型的划分方式是矩形单元，附加的传感器根据其几何覆盖区域进行增加；每个定位单元中，主传感器配合其他传感器工作，并与单元内所有检测到位置的标签进行通讯；通过类似于移动通讯网络的蜂窝单元组合，能够做到较大面积区域的覆盖；

将传感器固定在房间的角落制高点。

可以有效覆盖就餐区的整个区域，餐厅内的客户

都可以被有效监控到。

标签的位置通过标准以太网线或无线局域网，发送到定位引擎软件；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；

图5典型餐厅传感器布置

从上图可知，我们将典型餐厅结构区划分为两个区域，左边四个传感器组成一个矩形监控单元，右边区域放置5个传感器有效防止死角产生，整套系统共计9台S7000传感器。

每台传感器通过POE交换机或优质电源适配器供电，时间同步线用超5类屏蔽网线，每台传感器通过优质超5类非屏蔽线连接交换机。

由于标签能够在不同定位单元（Cell）之间移动，定位平台能够自动在一个主传感器和下一个主传感器之间实现无缝切换。

在建立系统时，需要对整体的多单元空间结构指定3D参考坐标系。

当标签在参考坐标系内的多个单元中移动时，可视化模块能够实时显示标签位置。

图6系统网络拓扑图

4.3餐位定位系统软件定制

通过实地场景，对整体餐厅经行定位单元蜂窝覆盖。

通过定位引擎支持的第三方协议模块的3D定位场景与业务软件，该客户餐位显示平台，可以提供二维或三维显示。

该定位平台软件安装方便、稳定可靠、并易于集成客户新业务功能。

可以实时监控各个展览区人员位置情况，各个餐区的人流量，区域监控可自动切换，根据需要并且可以知道某个食品一定时间内的参观人流量，受欢迎程度等等信息，为场馆的自动化信息化管理提供强有力的支持。

图7软件定制

技术指标

定位指标

指标参数

定位精度（4-6Sensor）

15-40cm典型：

30cm

单元刷新频率

<40HZ

单元测量范围

>1000平方米

友情提示：

方案范本是经验性极强的领域，本范文无法思考和涵盖全面，供参考!

最好找专业人士起草或审核后使用。