论超宽带在轨道交通安防领域的前景和应用
刘正寅 郑之光 谢燕刚
【摘? 要】安防系统作为轨道交通的重要组成部分，在保证人民生命财产安全和轨道交通系统的正常运行方面具有不可替代的意义。随着科学技术的发展，物联网相关的技术和设备也在越来越多的场景中得到了应用。论文通过介绍目前主流的UWB（超宽带）物联网技术和特点，结合目前轨道交通安防平台的需求和应用特点进行分析，研究超宽带技术在轨道交通领域的适用性，探讨相关物联网技术在轨道交通方面应用和发展的可行性。
【Abstract】As an important part of rail transit， security and protection system has irreplaceable significance in ensuring the security of people's lives and property and the normal operation of rail transit system. With the development of science and technology， technology and equipment related to the internet of things have been applied in more and more scenarios. By introducing the current mainstream technology and characteristics of UWB （ultra wide band） internet of things， the paper analyzes the current demand and application characteristics of rail transit security and protection platform， studies the applicability of ultra wide band technology in the field of rail transit， and discusses the feasibility of the application and development of related technology of internet of things in rail transit.
【关键词】轨道交通;超宽带;应用;安防系统;UWB
【Keywords】rail transit; ultra wide band; application; security and protection system; UWB
【中图分类号】U231+.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2021）01-0176-02
1 引言
随着轨道交通领域中安防平台的功能需求日益增长，导致轨道交通管控系统所涉及的场景也越来越多样化。而安防作为轨道交通建设管理的重要组成部分，在轨道交通系统的日常运行中，发挥着重要的作用。物联网技术的发展，也为轨道交通安防领域的发展提供了技术支持。本文希望通过将先进的超宽带技术與轨道交通安防领域的现实需求相结合，实现轨道交通相关领域的发展，从而满足轨道交通乘客、管理方的需求。
2 超宽带技术简介
2.1 概述
超宽带（UWB，Ultra Wide Band）是一种通信技术，利用纳秒（ns）至皮秒（ps）级的非正弦波窄脉冲传输数据，具有耗电量低、定位准确的特点。与常见的通信使用的连续载波方式不同，UWB采用极短的脉冲信号来传送数据。这些脉冲所占用的带宽极高，使得通讯时的数据传输速率可以达到百兆级别。而且因为是极短脉冲，在高速通信的同时，UWB设备的发射功率却很小，为部署和使用带来了便利。系统架构如图1所示。
2.2 技术优势
超宽带是一种新兴的无线通信技术，具有高速、低成本、低功耗、宽频带等特点。在定位上具有低成本、抗多径干扰、穿透能力强的优势，可应用于静止或者移动物体以及人的定位跟踪，能提供十分精确的定位精度。
3 轨道交通安防需求分析
轨道交通行业发展至今，安防相关技术和设备已经得到了长足的发展，但是随着人们对于生命财产安全的日益重视，传统的设备和技术已经无法满足或解决新的问题。目前，轨道交通安防领域亟待解决的问题如下。
3.1 远程实时定位
传统的轨道交通安防平台或软件，多是通过视频摄像、实时语音通话、人工巡查等方式，确定相关人员或物资的具体位置，而且大多不能实时跟踪并进行展示。通过应用UWB技术，可以对人员或物资进行精确定位，并在管理平台上实时更新展示，从而方便进行实时管理。
3.2 风险管理
当发生紧急事件时，人员可以使用手机、单兵设备等相关的附带定位终端设备，进行求助信号的发送及事件的定位。救援人员可以通过平台迅速定位求助人员，并通过平台提供的导航信息前往救助。同时，管理人员也可对系统下辖人员进行定位，提高管理效率。
3.3 物资及车辆管理
通过UWB定位精确、干扰低的特点，可以实现对于车辆和相关物资的管控，当车辆和物资进行出入库等操作时，可以通过UWB实现信息的快速读取和定位，从而提升管理效率。
3.4 人員引导疏散
当有重大事件发生时，安防管理平台可通过UWB，将疏散信息推送至范围内的人员，并根据各人员的位置信息推送疏散方案，从而最大限度避免事故或事件的发生，可以使用随身佩戴的定位终端设备进行紧急求助。救援人员可以通过平台迅速定位求助人员，并通过平台提供的导航信息前往救助。同时，管理人员也可对系统下辖人员进行定位，提高管理效率（见图2）。
4 超宽带在轨道交通安防领域的应用
4.1 人员定位管理应用
安防管理平台与单兵设备、个人终端等相结合，可以通过设备及相应的管理软件，实时获取相关人员的位置信息，并可结合BIM技术进行展示，从而直观体现人员当前位置及环境，方便监管人员对于管理区域内的人员的实时状态进行监控。一旦现场有紧急情况发生，可以调取预案，由系统向区域内人员发送相关信息，并进行引导，保障紧急情况下的预案执行效率，避免人员伤亡。
4.2 紧急救助应用
当人员遇到危险或需要援助时，可通过手机、单兵设备等智能定位终端寻求帮助。功能启动后，设备调动定位模块，将人员的实时定位信息发送至平台并进行位置展现，平台可根据求助位置，及时派遣人员进行事件处置。
4.3 物资和设备管理
当物资物理位置发生变化时，UWB基站可以利用高精度定位的特点对于物资的轨迹进行追踪，并在图上进行展示。同时，平台可以将定位技术与电子围栏相结合，当物资超越管理范围时，进行报警提示，从而最大限度地保证财产安全。
5 结语
随着科技的发展，定位及导航已经越来越多地出现在日常工作和生活中，但是由于导航技术的制约性，导致室内定位的定位精度与应用范围一直较为落后。但是随着UWB技术的发展成熟，其所具备的定位精度高、动态反馈灵敏、设备容量大、系统耗能低等优点，使得人们逐渐将目光投向了超宽带技术的应用。国内针对该技术的研究应用起步较晚，但国家多次在相关指导政策中提出发展相关技术，使其逐步成为未来热点。相信随着UWB技术的进一步成熟，其在轨道交通安防领域的应用也将得到逐步普及。
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