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超宽带定位技术在医疗系统管理中的应用

超宽带定位技术在医疗系统管理中的应用

基于超宽带定位技术的急诊专病系统设计与应用

中国医学装备大会暨2020医学装备展览会

作者：王天颖徐路钊

随着国家的经济不断的发展,科技技术不断增强,各行各业都在向智能化发展,医疗行业也不例外。在实现对医疗设备进行系统的管理,对医护人员和病人的定位和管理系统并不完善,即使是医院的设备管理大多采用条形码技术,不能实现人员和设备的... 详细信息

随着国家的经济不断的发展,科技技术不断增强,各行各业都在向智能化发展,医疗行业也不例外。在实现对医疗设备进行系统的管理,对医护人员和病人的定位和管理系统并不完善,即使是医院的设备管理大多采用条形码技术,不能实现人员和设备的精准定位。本文提出采用超宽带定位技术(UWB)实现对人员和资产的管理和追踪。

关键词：超宽带定位技术医院人员和设备的定位智能化

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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中国数字医学 2022年第12期17卷 53-57页

作者：付秀王玮李鹤小臣付毅李杰山东第一医科大学附属省立医院信息网络管理办公室济南250021

目的:建设急诊专病系统,通过路径管理的方式实现重点病种患者就诊过程的时间追踪和管理,大幅度提高急诊患者的抢救成功率。方法:通过部署超宽带定位技术、建立可编程的路径管理、集成各临床系统数据等方式,实现急救路径的设计和专病患... 详细信息

目的:建设急诊专病系统,通过路径管理的方式实现重点病种患者就诊过程的时间追踪和管理,大幅度提高急诊患者的抢救成功率。方法:通过部署超宽带定位技术、建立可编程的路径管理、集成各临床系统数据等方式,实现急救路径的设计和专病患者关键时间节点的自动采集以及质控指标的维护和统计。结果:系统自动形成以患者为中心的救治路径,可以全流程、全方位地追踪和质控医疗诊疗过程。结论:提升临床的工作效率,提高医院急诊的医疗服务质量,加强了科室的管理水平。

关键词：超宽带定位技术可编程路径管理数据集成时间轴

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基于超宽带的变电站人员定位技术的研究

基于超宽带的变电站人员定位技术的研究

作者：王锐哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着定位技术的发展与普及,位置信息已经成为人们日常生活、工作中必不可少的一部分。如今,卫星定位已经相当成熟,可以满足绝大部分定位需求,为人们的工作、生活提供了极大的方便,但是在面对像变电站这种环境下的厘米级定位需求,卫星定... 详细信息

随着定位技术的发展与普及,位置信息已经成为人们日常生活、工作中必不可少的一部分。如今,卫星定位已经相当成熟,可以满足绝大部分定位需求,为人们的工作、生活提供了极大的方便,但是在面对像变电站这种环境下的厘米级定位需求,卫星定位仍无法胜任。变电站工作人员以及大型巡检时期参与巡检工作的外来工作人员需要在变电工区这种高危环境下进行工作,如何高效、安全地对所有身处变电工区的工作人员进行精确定位、统一指挥,保障巡检工作的安全进行成为了现代化变电站的一项基本需求。超宽带技术具有较强的抗干扰能力,定位精度高,非常适合偏远变电站环境下的厘米级定位需求。在此背景下,本课题研究了基于超宽带的变电站人员定位技术。本文以变电站环境下的工作人员为定位研究对象,运用超宽带定位技术实现对工作人员的远程监控和指挥,防止工作人员误入危险区域进行危险操作,从而保障变电站的安全运行。为了提供更好的定位性能,减少定位过程中容易产生的一些误差,本文做出了一些针对性的改进与优化。针对产生测距误差的影响因素之一时钟漂移进行了相关研究,建立了时钟误差模型,提出了基于SDS-TWR测距的无线时钟同步算法,进一步保证系统的时钟精度;考虑到定位对象的为移动中的工作人员,为了保证定位信息的跟随性,引入了无迹卡尔曼滤波算法对定位过程中出现的轨迹断续、跳变问题进行了改善;针对系统可能存在的容量扩展需求,以及数据冲突问题进行了相关研究,最终利用TDMA技术在软件层面做了多目标扩展以及防碰撞设计;为了避免因为故障基站、非视距传播产生的错误测距信息对系统整体定位精度的影响,提出了基于残差加权的最小二乘故障检测与剔除算法;为了增强系统的实时性,减小位置估计解算复杂度,研究并提出了一种快速初值算法,并在定位程序上使用改进的快速初值算法为泰勒定位算法提供初值,有利于降低程序复杂度,提高定位刷新速率。经过相关算法研究与仿真,软、硬件平台设计,最终在室外进行了实验验证以及在实际现场进行了相关测试。仿真结果和实验结果表明,本文所研究的算法以及系统设计在一定程度上提高了位置解算效率,保证了定位轨迹的跟随性,增强了系统稳定性,满足了实际变电站环境下的定位需求。

关键词：超宽带定位技术变电站环境时间同步快速初值故障检测与剔除

基于ISRUKF的UWB/INS组合室内定位方法研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2022年第5期55卷 496-503页

作者：邹强陆甫光兰馗博窦彦天津大学微电子学院天津300072 天津市物联网国际联合研究中心天津300072 天津衣联网生态科技有限公司天津300350 天津海尔洗涤电器有限公司天津300350

超宽带(UWB)定位技术是室内定位领域中极具竞争力的技术,但是在室内非视距(NLOS)环境下,UWB定位技术会出现精度低和稳定性差等问题,难以满足较高的室内定位精度需求.UWB定位技术和惯性导航系统(INS)结合,可以减轻NLOS环境对UWB定位的影... 详细信息

超宽带(UWB)定位技术是室内定位领域中极具竞争力的技术,但是在室内非视距(NLOS)环境下,UWB定位技术会出现精度低和稳定性差等问题,难以满足较高的室内定位精度需求.UWB定位技术和惯性导航系统(INS)结合,可以减轻NLOS环境对UWB定位的影响,因此提出了一种基于改进平方根无迹卡尔曼滤波(ISRUKF)的UWB/INS组合室内定位方法.UWB/INS融合定位系统工作时,首先,通过INS输出定位目标的定位信息,但是单独的INS解算结果误差很大.然后,利用由零速更新(ZUPT)、零角速率更新(ZARU)和启发式漂移消减(HDR)组成的INS优化框架初步消除INS的累积误差.最后,基于ISRUKF以紧耦合方式深度融合UWB定位信息和INS定位信息,得到融合定位结果.其中,ISRUKF在标准平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)的基础上增加了UWB伪距信息平滑、UWB伪距信息离群值修正以及状态协方差矩阵更新策略.在室内NLOS环境下进行了一系列实验,实验结果表明所提方法既可以补偿UWB定位技术在NLOS环境下的精度丢失,也可以进一步限制INS的累积误差.另外,相较于扩展卡尔曼滤波(EKF)和标准SRUKF,ISRUKF分别提高了9.48%和4.59%的定位精度,具有更好的滤波效果和鲁棒性.

关键词：室内定位超宽带定位技术惯性导航系统改进平方根无迹卡尔曼滤波紧耦合

面向室内定位的DHOHF-Elman神经网络算法

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信号处理 2019年第8期35卷 1358-1365页

作者：毛永毅阴颖西安邮电大学

针对传统Elman神经网络算法在室内存在定位精度低的问题,提出了一种基于UWB(Ultra Wideband)改进的DHOHF-Elman(Elman neural network with Double Hidden layers and Output-Hidden Feedback,DHOHF-Elman)神经网络算法。该算法改进了神经网络拓扑结构增加了第二隐含层和第二承接层,达到了双隐含层反馈的效果,通过信道模型模拟大量实验数据,对构造的神经网络模型进行了训练与测试,表明了改进后的神经网络算法较传统神经网络算法有更高的定位精度和较好的收敛性,最后通过仿真结果分析验证了改进算法在有无高斯白噪声环境中的优良性和有效性。

关键词：室内定位 Elman神经网络超宽带定位技术信道模型

基于Cloud-BIM和UWB的施工现场智能安全系统研究

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中国安全生产科学技术 2018年第9期14卷 151-157页

作者：李英攀史明亮刘名强王芳武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 中建三局第二建设集团有限责任公司湖北武汉430074

为了应对目前施工现场安全管理方面的不足,提出1套能够实现事前化、实时可视化的施工现场智能安全系统解决方案,该系统从现状分析和实际需求入手,利用Cloud-BIM、UWB、Zig Bee和人工势场法等技术方法的集成,在人员即时定位、危险源和危... 详细信息

为了应对目前施工现场安全管理方面的不足,提出1套能够实现事前化、实时可视化的施工现场智能安全系统解决方案,该系统从现状分析和实际需求入手,利用Cloud-BIM、UWB、Zig Bee和人工势场法等技术方法的集成,在人员即时定位、危险源和危险区域识别与分析的基础上,完成信息协同、实时定位、危险预警和路径规划4部分模块的系统架构,实现场地分析、危险预警以及对人、材、机的静止堆放和移动路径的分析规划。研究表明:该系统的应用能够降低施工现场不安全现象发生的频率,从整体上提高现场安全管理水平。

关键词：施工安全 Cloud-BIM技术超宽带定位技术路径规划人工势场法

基于交互式多模型的UWB定位算法及实验研究

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国外电子测量技术 2021年第4期40卷 22-26页

作者：卜伟雄朱蕴璞何子路南京理工大学机械工程学院南京210094

超宽带(UWB)定位技术凭借其众多优势在室内定位领域高速发展。但是真实环境中存在大量的复杂运动行为以及环境中本身存在的基础设施,往往会对定位技术的稳定性,尤其是在连续性方面造成很大影响。针对单一模型不能适应存在多径干扰、非... 详细信息

超宽带(UWB)定位技术凭借其众多优势在室内定位领域高速发展。但是真实环境中存在大量的复杂运动行为以及环境中本身存在的基础设施,往往会对定位技术的稳定性,尤其是在连续性方面造成很大影响。针对单一模型不能适应存在多径干扰、非视距干扰等复杂环境影响的问题,提出了将交互式多模型(interacting multiple models,IMM)算法引入UWB定位算法中,通过3个UWB基站进行了实际动态定位实验验证,利用交互式多模型算法通过对4种模型进行融合后对实验数据进行解算,计算的定位精度均方根误差(RMSE)为0.301 m,该结果表明,交互式多模型算法可以有效地提高UWB标签位置定位精度,具有实际的指导意义。

关键词：超宽带定位技术非视距误差交互式多模型卡尔曼滤波

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基于UWB的TDOA定位优化

基于UWB的TDOA定位优化

作者：叶欢霆华南理工大学

学位级别：硕士

室内定位随着仓储、物流等领域的自动化进展其重要性不断提高,近年来越来越受到各行业重视。然而,传统的GPS定位系统在室内环境中,一般精度较低,信号稳定性较差,不适用于大多数室内应用场景。对于室内定位,目前发展了多种定位技术,如:W... 详细信息

室内定位随着仓储、物流等领域的自动化进展其重要性不断提高,近年来越来越受到各行业重视。然而,传统的GPS定位系统在室内环境中,一般精度较低,信号稳定性较差,不适用于大多数室内应用场景。对于室内定位,目前发展了多种定位技术,如:WiFi、蓝牙、超宽带定位(Ultra-Wideband,UWB)等。其中,基于UWB的定位技术因其定位精度较高,功耗与成本较低,受到工业界的青睐,具有广阔的发展前景。在基于UWB的众多定位技术中,基于到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)的定位系统能够支持较多节点进行定位,适用于大型集群如无人机集群的相对定位。然而,基于TDOA的定位受环境影响较大,尤其在多障碍物的复杂环境下,受障碍物干扰,测量数据存在明显偏差,导致定位精度大幅下降。另外,在基于TDOA的定位中,参考点布置不当也会造成定位精度下降。以上问题一定程度上制约了 TDOA定位的实际应用。针对上述问题,本文提出了一种改进的TDOA定位框架,对传统的TDOA定位系统进行优化与改进,重点聚焦于复杂环境下的定位与抗干扰设计,以及大型集群的相对定位。本文具体研究内容与贡献包括:1)搭建了一个基于TDOA的定位系统,该定位系统参考点可以实现自定位,并且扩展性强,能够支持多个参考点进行定位。2)针对传统TDOA框架受障碍物影响较大的问题,基于Decawave公司的PDOA(Phase Difference of Arrival)套件进行测量实验,分析了障碍物遮挡对于距离测量以及角度测量的影响。基于实验结果,设计了一种扩展卡尔曼滤波器,融合到达角度测量以及TDOA测量,提高了定位系统在复杂环境下的抗干扰能力。仿真实验证明了该滤波器能够在复杂环境下有较高的定位精度。3)使用TDOA定位系统解决了大型传感器集群的相对定位问题。在动态系统中,针对传统TDOA框架中参考点受系统动态影响较大的问题,详细分析了 TDOA定位系统参考点选择的原理,提出一种动态参考点选择算法。在所提出的算法框架中根据传感器集群的拓扑结构实时更新参考点选择,有效提高了 TDOA定位系统对动态传感器集群的适用性。仿真实验证明了该算法能够在动态传感器集群中根据节点的运动实时更新参考点选择,提高了定位系统在大型动态传感器集群中的鲁棒性。

关键词：室内定位超宽带定位技术基于到达时间差的定位

基于超宽带定位的室内移动机器人控制算法研究

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基于超宽带定位的室内移动机器人控制算法研究

作者：孙建峰兰州理工大学

学位级别：硕士

运动控制是实现室内移动机器人自主运动的基础。轨迹跟踪和避障是移动机器人两项最基本的运动功能,受到定位方法和定位精度的影响。超宽带(UltraWideband,简称UWB)是一种新兴的定位技术。与其他定位技术相比,具有成本低、抗干扰能力高... 详细信息

运动控制是实现室内移动机器人自主运动的基础。轨迹跟踪和避障是移动机器人两项最基本的运动功能,受到定位方法和定位精度的影响。超宽带(UltraWideband,简称UWB)是一种新兴的定位技术。与其他定位技术相比,具有成本低、抗干扰能力高、轻型、低耗、精度高等优点,已成为室内移动机器人的定位研究的热点。基于超宽带定位技术实现移动机器人的自主运动依旧存在着不少的问题:UWB测量存在着偏差和噪声,影响移动机器人的定位精度;在另一方面,室内常常存在着障碍物,针对这种情况下的轨迹跟踪问题,设计出稳定的具有避障功能的轨迹跟踪算法有一定的难度。基于此,本文研究基于超宽带定位的室内移动机器人控制问题,主要研究内容如下:针对室内移动机器人的定位和控制,基于三边测量搭建了UWB定位系统,并分析了移动机器人的运动学模型及其一般的控制问题。采用双标签的UWB系统,使用最小二乘法(LS)解算标签位置,融合双标签解算的二维位置信息,通过实验分析双标签解算移动机器人过程中的位置误差和姿态难以估计的原因。建立基于双标签UWB定位的卡尔曼(EKF)算法模型,提出了带有偏差估计的EKF算法去减少定位过程中的位置偏差和噪声,结合里程计构成以UWB为主的位姿定位系统。针对未知环境中的轨迹跟踪问题,基于误差的反馈调节设计了非线性轨迹跟踪控制器,由于单一的轨迹跟踪无法应对复杂环境,为了解决这一问题,基于移动机器人和障碍物之间的几何关系,提出了避障算法。针对提出的轨迹跟踪和避障算法,提出了切换策略,即在多控制器的控制系统中,通过切换策略切换移动机器人的轨迹跟踪和避障算法,分别去解决轨迹跟踪和避障,实现分块化设计控制率,简化设计难度。然后基于超宽带定位算法,在模拟仿真的基础上进行实验验证,实验结果表明移动机器人在UWB定位下可以满足移动机器人的定位要求,实现移动机器人的轨迹跟踪和避障。本文基于超宽带定位技术,解决了含有障碍物环境中的轨迹跟踪问题,为自主移动机器人的相关研究提供一定借鉴思路。

关键词：移动机器人超宽带定位技术轨迹跟踪避障