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UWB定位技術詳解

2020-11-28 17:08:54

    

一、什么是UWB

UWB,就是Ultra Wideband,超寬帶技術。它源于20世紀60年代興起的脈沖通信技術。

了解通信的朋友都知道,一般的通信體制都是利用一個高頻載波來調制一個窄帶信號,通信信號的實際占用帶寬并不高。

而UWB不同于傳統的通信技術,它通過發送和接收具有納秒或微秒級以下的極窄脈沖來實現無線傳輸的。由于脈沖時間寬度極短,因此可以實現頻譜上的超寬帶:使用的帶寬在500MHz以上。

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二、定位原理

超寬帶(UWB)定位技術利用事先布置好的已知位置的錨節點和橋節點,與新加入的盲節點進行通訊,并利用TDOA定位算法(不了解的同學可以點擊上面的鏈接升入了解),通過測量出不同基站與移動終端的傳輸時延差來進行定位。

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三、硬件支持

UWB定位硬件產品主要包括定位引擎服務器、智能終端、POE交換機、UWB基站、UWB標簽、UWB模塊、軟件接口等。

四、什么情況需要UWB定位技術

定位可以從各種維度來分類,從區域可以分室內定位、室外定位,從精度可以分宏定位和微定位,UWB定位技術是可以用在室內和室外,在一定的區域內有定位需求的場景。如果定位的區域面積非常的大,那么就不合適,比如車載定位,就需要用到GPS等技術。比如一個廣場外加室內這種場景就可以考慮。

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五、UWB定位的優勢

(1)抗多徑能力強,定位精度高:帶寬決定了信號在多徑環境下的距離分辨能力(成正比關系)。UWB的帶寬很寬,多徑分辨能力強,能夠分辨并剔除大部分多徑干擾信號的影響,得到精度很高的定位結果。UWB可以在距離分辨能力上高于其他傳統系統,復雜環境下其精度甚至可以達到Wi-Fi、藍牙等傳統系統的百倍以上。

(2)時間戳精度高:超寬帶脈沖信號的帶寬在納秒級,由定時來計算位置時,引入的誤差通常小于幾厘米。

(3)電磁兼容性強:UWB 的發射功率低,信號帶寬寬,能夠很好地隱蔽在其它類型信號和環境噪聲之中,傳統的接收機無法識別和接收,必須采用與發射端一致的擴頻碼脈沖序列才能進行解調,所以不會對其他通信業務造成干擾,同時也能夠避免其他通信設備對其造成干擾。

(4)能效較高:UWB具有500MHz以上的射頻帶寬,能夠提供極大的擴頻增益,使得UWB通信系統能效較高。這意味著對于電池供電設備,系統的工作時間可以大大延長,或是同樣發射功率限制下,  覆蓋范圍比傳統技術大得多。云酷科技的定位標簽一次充電理論可達將近三個月的使用時間,根據現場實際情況,定位基站的部署在35米至70米左右部署一個,遠低于藍牙等定位技術對 基站部署的要求。

六、UWB的一般性指標

頻率范圍:3.1GHz~10.6GHz;

系統功耗:1mW~4mW;

脈沖寬度:0.2ns~1.5ns;

重復周期:25ns~1ms;

發射功率:<-41.3 dBm/MHz;

數據速率:幾十到幾百Mb/s;

分解多路徑時延:≤1ns;

多徑衰落:≤5dB;

系統容量:大大高于3G系統;

空間容量:1000kb/m2。

UWB定位技術自2010年前后逐漸展露頭角,之后迅速成為室內定位領域的新寵與主流,許多場景下都有良好的發揮,例如電廠、化工廠、醫院、停車場等等。

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