UWB技术在智慧养老中的应用
目前，我国人口逐步进入老龄化，国家统计局数据显示，截至2023年底，我国60岁及以上人口达2.96亿，占全国人口的21.1%。老龄化是全社会所面临的挑战，养老是一项系统工程，随着老年人口比例的增加，老年人家庭安全问题日益凸显，随之而来的便是老人的安全问题，为了保障老年人的生活质量和安全，乾位智通技术公司研发实时动态服务，时刻关注老年人员安全位置，实现智能化预警，并对老人及时提供服务与看护。
一、实时精准位置管理对智慧养老的重要性
我国养老事业发展迅速，养老院数量也在不断增加，为提高养老院的服务质量和管理效率，采用养老院人员定位管理系统是非常必要。养老院人员定位管理是现代化养老院管理的一个重要组成部分，通过UWB新一代信息技术，可以实现对工作服务人员和老年人的实时定位、轨迹追踪，安全预警提醒、人数统计等智慧养老功能提高管理效率和服务质量，保障老人和员工的安全，养老院管理效率和服务质量。未来，随着科技的不断发展，养老院人员定位管理系统将会得到更加广泛的应用和推广。
二、UWB工作原理及系统功能
UWB是超宽带(Ultra-wideband)的缩写，主要专注于室内定位，又称为脉冲无线电（Impulse Radio）技术。UWB目前主要应用在静止或动态的人车物高精度定位领域的位置服务应用。从频域来看，超宽带有别于传统的窄带和宽带，它的频带更宽，窄带是指相对带宽(信号带宽与中心频率之比)小于1%，相对带宽在1%-25%之间的被称为宽带，相对带宽大于25%、或者中心频率大于500MHz的被称为超宽带，又称为基带传输或无载波技术。脉冲UWB技术的脉冲长度通常在亚纳秒量级，信号带宽经常达数千兆赫兹，比任何现有的无线通信技术的带宽都大得多， (超宽带在军事上的应用最主要就是超宽带雷达，雷达的主要功能就是定位和测距)近年来被应用在无线定位和雷达测距应用中，因此作为民用雷达和民用测距取得了较快的发展。
（一）UWB定位系统的组成
1、定位系统主要的硬件有定位微基站、定位微基站（或称定位阅读器），布设于被定位空间内，相当于GPS中的“定位卫星”，是定位系统的重要组成，定位系统的微基站有多种品类，适合于室内外多种环境。
2、定位标签，同为定位系统的重要组成部分，分为腕带型、工牌型、资产型等多种类型，高度适配于人员、车辆、资产等的定位追踪。
3、基础定位系统，无线定位系统的标配软件，提供位置地图服务、实时轨迹显示、组织架构管理、电子围栏及告警管理、软件权限管理等基础定位应用功能。
（二）UWB高精度定位系统的特点
首先是精准度极高。UWB可以到厘米级的精准度，目前在众多定位技术中没有比这精度级别更高的，场地实测定位标签在静止或动态时，定位精度可控制在30厘米内。
第二是可靠度高。对于不同的物体直接传输识别，抗多径干扰，UWB 的能力是最强的。
第三是实时。延时特别短，毫秒级，比GPS的响应时间快50倍，这个是一个非常好的性能，未来会有很好的应用。
第四实现方式简易，功耗比较低，各种手持产品都是可以非常方便应用的。
第五高安全性,一般手机里是有安全单元，UWB本身符合IEEE 802.15.4a/z边界协议，数据包里面含有加密的字段，可以对数据进行加密。还可以结合手机里的SE安全单元，做更高的安全级别。
第六运营成本低，因标签与基站间进行数据采集传输，无需支付其他通信费用。
（三）定位原理分析
UWB工作的方式比较直接，当一个射频信号源发出去以后，接收源会第一时间收到直线距离到达的信号。通过接收的时间戳，可以计算信号飞行距离。对于UWB来讲，所有的反射对它来说都可以忽略不计，直接可以接收分辨出最先到达的信号。不止这些，还可以通过到达相位差、计算出角度差，最后通过距离和角度来定位出接收端的目标在什么相对位置。
无线定位技术是指用来判定移动用户位置的测量方法和计算方法，即定位算法。目前最常用的定位技术主要有：时差定位技术、信号到达角度测量(AOA)技术、到达时间定位(TOA)和到达时间差定位(TDOA)等。其中，TDOA技术是目前最为流行的一种方案，除了用于GSM系统，在其他诸如AMPS和CDMA系统中也广泛应用，UWB定位采用的也是这种技术。TDOA保证了UWB定位的高精度可以达到10cm左右。TDOA测距本质上就是脉冲序列设备信号，采用非常款的频谱所以抗干扰能力比较强。
UWB定位技术只是属于无线定位技术的一种，流行的无线定位技术包括GPS定位、北斗定位、蓝牙定位、WIFI定位、RFID定位等，其中GPS、北斗主要用在室外定位，蓝牙定位、WIFI定位、RFID定位、UWB定位、运营商基站定位主要用于室内定位。UWB定位和蓝牙定位、WIFI定位、RFID定位比较起来有精度上的优势。
（四）系统功能
其具体实现路径为：通过在室内空间布设合理数量的微基站，精确定位人员、车辆、资产上的定位微标签，并借助基于GIS的标准型定位应用软件（基础定位系统、增值应用系统），开放的定位引擎API接口、位置大数据平台，在精确定位基础上，实现轨迹追踪、区域报警、摄像联动、大数据分析等多种应用功能。
具体的应用功能有
1.实时追踪，实时追踪警员、访客、重点人员等的位置
2.快速查找，各种查询功能，包括人员的查询、警员的查询、地点的查询、时段的查询、位置的查询
3.轨迹回放，历史轨迹根据时空定义进行回放
4.紧急求救，人员主动求救报警
5.滞留报警，人员滞留告警、滞留时间过长告警
6.聚集报警，人员聚集报警
7.危险报警，非法进入、非法离开报警
8.视频联动，支持海康、大华等厂商对接
9.图像处理，视频拼接、打包下载
10.设备异常，设备断电、断网等异常报警
11.低电压报警，终端低电压提供报警
12.电子围栏，人员行为有效管控，减少违章，增强安全
13.重要物资监管：重要物质监管，保证按照操作规程/程序执行
（五）UWB定位系统在电厂变电站的功能实现
变电站UWB定位人员安全管理系统组成：显示终端、UWB定位引擎、UWB定位标签、UWB定位基站。
1.显示终端：UWB定位引擎计算出的定位标签坐标，要在显示终端（PC、平板电脑、手机）上呈现。
2.UWB定位引擎：变电站定位区域的UWB定位基站实时通过网络将原始位置数据发送给UWB定位引擎，然后UWB定位引擎运行定位算法，实时计算出佩戴UWB定位标签的人员的坐标位置。
3．UWB定位标签：给待定位的人员、设备上配备UWB定位标签，定位标签发射UWB信号，与UWB定位基站相互通信，使标签自身被定位。UWB定位标签可以是手环型、工牌工卡型、也可以是固定在安全帽的模块型等。
4．UWB定位基站：UWB定位基站通过UWB信号和定位标签进行通信，再通过后台服务器端定位引擎解算，实现对UWB定位标签的精准定位功能。
三、UWB技术在智慧养老中的应用
1、员工管理 通过养老院人员定位管理系统，可以实现对员工实时监控和考勤管理。管理人员可以通过系统查询员工的工作状态和工作时间，提高管理效率和服务质量。
2、老人管理 通过养老院人员定位管理系统，可以实现对老人的实时监控和健康管理。管理人员可以通过系统查询老人的位置和健康信息，提高服务质量和安全性。
3、突发事件处理 在突发事件发生时，可以通过人员定位管理系统迅速了解人员的位置信息，采取相应的应急措施，保障老人和员工的安全。定位标签上配有紧急呼叫按钮，使老人在需要帮助时，工作人员快速到达。
4、轨迹管理 准确查找老人现处位置，实时查询老人活动轨迹，显示准确位置坐标。
5、突发事件应急 定位标签记录老人的入住登记时间、年龄、健康状态、喜好、病史等相关信息。为医护人员的快速响应、紧急求助提供指引。
6、安全预警 根据不同区域设备电子围栏，越过设定区域即发出安全预警。
五、UWB定位技术应用于智慧养老的设备
该项目采用UWB技术定位方案，主要涉及产品为UWB基站、UWB定位标签、应用管理平台。KAS1000 一款有线普通型定位基站，适用于多类型定位场景。定位精度可高达 30cm，实现位置管理和电子围栏预警等功能，支持 TDOA 和 TOF 多种定位算法,可实现二维､一维及零维等定位方式。广泛应用于园区码头、仓储物流、工厂车间等对人车物的智能化位置管理。
为了达到良好的定位效果，基站安装建议离地面2.5-3m。基站接收同步信号与标签信号的距离都不应超过一定范围，以确保信号强度和定位精度,标签信号至少需3个不同基站接收，以准确计算出标签位置。
固定方式：根据安装环境选择相应的固定方式，如壁挂、吊顶等，确保基站安装牢固，避免摇晃或移位。
天线朝向：根据定位需求和信号覆盖范围调整天线的朝向，通常情况下，天线应朝向需要覆盖的定位区域。
信号传播：考虑到UWB信号的特性，应选择无遮挡或遮挡较少的区域为基站安装点位，确保信号顺畅传播。
障碍物与遮挡：要尽量避免障碍物对UWB信号的影响。在选择基站位置时，要确保信号传输路径上无遮挡或少遮挡物。
六、公司产品功能优点及技术优势
（一）公司产品功能优点
1．公司软硬件一体自主设计开发，UWB基站、UWB标签、客户应用端平台全自主开发，拥有自主知识产权，可快速响应客户功能需求，因面对的多为项目型客户，应用场景、个性需求各异，也提高了软硬件运行的稳定性。
2．公司自主开发UWB定位引擎算法，拥有自主的知识产权，并形成公司专利。强化了公司设备的高稳定、高精准、长距离、低功耗等功能。
3．为减轻设备集成商开发难度及减轻工作量、节约开发时间，公司开发了定位引擎服务器，设备集成商可快速简易调取数据，快速集成投入商用。
4．公司设备快速组网，解决了后期需增加基站、标签需重新安装调试的工作量，实现即插即用。支持网页端应用，可使用Chrome / Microsoft edge (Microsoft IE不支持）直接访
5．因公司软硬件一体自主开发，不仅提高效率，更节约了成本。
（二）公司技术团队的优势
我们现拥有一支能打硬仗，有实力有担当，具备多年实战经验的技术团队，技术团队主力来自电子科技大学，及具有稳定的技术售前售后服务团队。
（提示仅供参考）
