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來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)素材

伴隨通信行業(yè)的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的興起，室內(nèi)定位技術(shù)因強(qiáng)大的定位能力，迎來(lái)了發(fā)展的黃金時(shí)期。并且對(duì)于定位精度高，抗干擾能力要求高的應(yīng)用場(chǎng)合，UWB定位技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

1.什么是UWB

UWB(Ultra Wide Band)超寬帶技術(shù)，它是一種無(wú)載波通信技術(shù)，利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，它所占的頻譜范圍較寬。

2.UWB的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的定位技術(shù)判斷物體的位置是依靠信號(hào)的強(qiáng)弱來(lái)判斷的，易受到外界干擾。定位的誤差較大，精度不高，而UWB定位采用了寬帶脈沖通訊技術(shù)，有很強(qiáng)的抗干擾能力，使得定位誤差大大降低。它填補(bǔ)了高精度定位領(lǐng)域的空白，它的技術(shù)特點(diǎn)如圖所示，精度可達(dá)厘米級(jí)。

3.UWB的定位過程

網(wǎng)絡(luò)上將UWB的定位流程分成5個(gè)流程：

每個(gè)定位標(biāo)簽以UWB脈沖重復(fù)不間斷發(fā)送數(shù)據(jù)幀；

發(fā)送的UWB脈沖串被定位基站接收;

每個(gè)定位基站利用高敏度的短脈沖偵測(cè)器測(cè)量每個(gè)定位標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀到達(dá)接收器天線的時(shí)間;

定位引擎參考標(biāo)簽發(fā)送過來(lái)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，確定標(biāo)簽達(dá)到不同定位基站之間的時(shí)間差，并利用三點(diǎn)定位技術(shù)及優(yōu)化算法來(lái)計(jì)算標(biāo)簽位置。

利用單基站定位一般采用 AOA((Angle of Arrival)算法，采用多基站定位多采用 TDOA(Time difference of Arrival)算法。

4.UWB室內(nèi)定位的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.UWB的主要設(shè)備和組件

標(biāo)簽為有源標(biāo)簽，可以做成不同的形態(tài)在被定位物體和人身上使用，具有很強(qiáng)的靈活性。基站接收和傳輸標(biāo)簽發(fā)出的UWB脈沖信號(hào)。每一個(gè)標(biāo)簽都有自己的“身份證”，通過“身份證”將定位的物體聯(lián)系起來(lái)，定位基站通過標(biāo)簽找到實(shí)際定位的位置。標(biāo)簽傳輸信號(hào)所需時(shí)間短，因此能夠滿足更多的標(biāo)簽實(shí)時(shí)定位。

參數(shù)

參數(shù)值

定位精度

5-10cm

總刷新頻率

1200Hz

單標(biāo)簽刷新頻率

1/64Hz~100Hz

最大發(fā)射/接收距離

60m

功耗

<1mW

通訊頻道

2.4GHz

傳輸速率

500Mbit/s

UWB定位基站

定位基站也叫定位傳感器可以通過到達(dá)時(shí)間差（TDOA）測(cè)量技術(shù)，來(lái)確定標(biāo)簽的位置，并將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)控制器及定位引擎軟件，定位精度達(dá)到厘米級(jí)。

參數(shù)

參數(shù)值

網(wǎng)絡(luò)接口

RJ45

天線接口

SMA接口

UWB頻段

3.1~10.6GHz

系統(tǒng)控制信號(hào)頻段

2.4GHz ISM頻段

輸入電壓

DC 12V

保護(hù)機(jī)制

過載保護(hù)、過熱保護(hù)、短路保護(hù)

功耗

10W

6.UWB技術(shù)特點(diǎn)

UWB室內(nèi)定位具有以下幾種特點(diǎn)：

系統(tǒng)容量大：帶寬增加使信道容量的提高遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)功率上升所帶來(lái)的效應(yīng)。

傳輸數(shù)據(jù)快：根據(jù)香農(nóng)公式，即使把發(fā)送信號(hào)功率拉到很低，也能實(shí)現(xiàn)較高的信息速率。通常情況下，其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到幾百兆比特每秒到吉比特每秒。

多徑分辨能力強(qiáng)：因?yàn)槠錁O高的工作頻率和極低占空比，所以它的占空比很高。窄脈沖的多徑信號(hào)在時(shí)間上不易重疊，很容易分離出多徑分量，因此能充分利用發(fā)射信號(hào)的能量。

隱蔽性好：UWB的頻譜較寬，能量密度較低，所以具有很高的安全性。另一方面，由于能量密度低，UWB設(shè)備對(duì)于其他設(shè)備的影響很低。

定位精確：UWB具有很高的定位精度，它采用超寬帶無(wú)線電通信，可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位，精度最高可達(dá)2厘米，一般精度在15厘米內(nèi)。

抗干擾能力強(qiáng)：UWB的占空比一般為0.01～0.001，具有比其他擴(kuò)頻系統(tǒng)高得多的處理增益，抗干擾能力強(qiáng)。一般來(lái)說，UWB抗干擾處理增益在50dB以上。

低功耗:UWB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低。UWB使用間歇的脈沖來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，信號(hào)無(wú)需載波，脈沖持續(xù)時(shí)間一般在0.20～1.5ns之間很短，有很低的占空因數(shù)，因此功耗很低，一般UWB系統(tǒng)只需要50～70mW的電源，功耗是藍(lán)牙技術(shù)的百分之十。

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幫助

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室內(nèi)定位技術(shù)之UWB篇