UWB是什么？

UWB(Ultra Wideband)超寬帶技術(shù)是一種全新的、與傳統(tǒng)通信技術(shù)有極大差異的通信新技術(shù)。它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過(guò)發(fā)送和接收具有納秒或納秒級(jí)以下的極窄脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，從而具有GHz量級(jí)的帶寬。

UWB與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比有什么區(qū)別？

超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有穿透力強(qiáng)、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)。因此，超寬帶技術(shù)可以應(yīng)用于室內(nèi)靜止或者移動(dòng)物體以及人的定位跟蹤與導(dǎo)航，且能提供十分精確的定位精度。

UWB的測(cè)距原理

雙向飛行時(shí)間法（TW-TOF,two way-time of flight）每個(gè)模塊從啟動(dòng)開(kāi)始即會(huì)生成一條獨(dú)立的時(shí)間戳。模塊A的發(fā)射機(jī)在其時(shí)間戳上的Ta1時(shí)刻發(fā)射請(qǐng)求性質(zhì)的脈沖信號(hào)，模塊B在Tb1時(shí)刻發(fā)射一個(gè)響應(yīng)性質(zhì)的信號(hào)，被模塊A在自己的時(shí)間戳Tb2時(shí)刻接收。由次可以計(jì)算出脈沖信號(hào)在兩個(gè)模塊之間的飛行時(shí)間，從而確定飛行距離S。S=Cx[(Tb2-Ta1)-(Tb1-Ta2)](C為光速)

TOF測(cè)距方法屬于雙向測(cè)距技術(shù)，它主要利用信號(hào)在兩個(gè)異步收發(fā)機(jī)（Transceiver）之間飛行時(shí)間來(lái)測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離。因?yàn)樵谝暰嘁暰€環(huán)境下，基于TOF測(cè)距方法是隨距離呈線性關(guān)系，所以結(jié)果會(huì)更加精準(zhǔn)。我們將發(fā)送端發(fā)出的數(shù)據(jù)包和接收回應(yīng)的時(shí)間間記為T(mén)TOT,接收端收到數(shù)據(jù)包和發(fā)出回應(yīng)的時(shí)間間隔記為T(mén)TAT,那么數(shù)據(jù)包在空中單向飛行的時(shí)間TTOF可以計(jì)算為：TTOF=(TTOT-TTAT)/2

然后根據(jù)TTOF與電磁波傳播速度的乘積便可計(jì)算出兩點(diǎn)間的距離D=CxTTOF

TOF測(cè)距方法和兩個(gè)關(guān)鍵側(cè)約束：

1、發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備必須始終同步

2、接收設(shè)備提供信號(hào)的傳輸時(shí)間的長(zhǎng)短

為了實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，TOF測(cè)距方法采用了時(shí)鐘偏移量來(lái)解決時(shí)鐘同步問(wèn)題。但由于TOF測(cè)距方法的時(shí)間依賴于本地和遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，測(cè)距精度容易受兩端節(jié)點(diǎn)中時(shí)鐘偏移量的影響。為了減少此類錯(cuò)誤的影響，這里采用反向測(cè)量方法，即遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包，本地節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)包，并自動(dòng)響應(yīng)，通過(guò)平均在正向和反向所得的平均值，減少對(duì)任何時(shí)鐘偏移量的影響,從而減少測(cè)距誤差。

UWB的定位原理

知道了UWB的測(cè)距原理，再來(lái)了解UWB的室內(nèi)定位原理就很容易了。UWB的室內(nèi)定位功能和衛(wèi)星原理很相似，就是通過(guò)室內(nèi)布置4個(gè)已知坐標(biāo)的定位基站，需要定位的人員或設(shè)備攜帶定位標(biāo)簽，標(biāo)簽按照一定的頻率發(fā)傻脈沖，不斷和4個(gè)已知位置的基站進(jìn)行測(cè)距，通過(guò)一定的精確算法定出標(biāo)簽的位置！

遮擋對(duì)UWB室內(nèi)定位的影響

遮擋主要指室內(nèi)定位UWB基站和定位標(biāo)簽之間存在障礙物，阻礙了信號(hào)直接被互相接收，從而影響定位。

遮擋對(duì)UWB定位的影響主要分以下幾種情形：

1、實(shí)體墻：一堵實(shí)體墻的這種遮擋將使得UWB信號(hào)衰減60-70%定位精度誤差上升30厘米左右，兩睹或者兩睹以上的實(shí)體墻遮擋，將使得UWB無(wú)法定位。

2、鋼板：鋼鐵對(duì)UWB脈沖信號(hào)吸收很嚴(yán)重，將使得UWB無(wú)法定位。

3、玻璃：玻璃遮擋對(duì)UWB定位精度沒(méi)太大影響。

4、木板或紙板：一般厚度10厘米左右的木板或紙板對(duì)UWB定位精度沒(méi)太大影響。

5、電線桿或樹(shù)木：電線桿或者樹(shù)木遮擋時(shí)需要看他們之間距離基站或者標(biāo)簽的距離，和基站和標(biāo)簽的相對(duì)距離比較是否很小，比如，基站和定位標(biāo)簽距離50米，電線桿或者樹(shù)木正好在兩者中間，25米處，這種遮擋就無(wú)大的影響，如離基站或者標(biāo)簽距離很近小于1米，影響就很大。

本文由銥微云UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)小編整理發(fā)布，銥微云物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)提供UWB定位、UWB室內(nèi)人員定位、室內(nèi)人員定位、超寬帶室內(nèi)定位、二維定位、UWB高精度人員定位、室內(nèi)定位系統(tǒng)、uwb定位系統(tǒng)、高精度人員定位系統(tǒng)等產(chǎn)品及整體解決方案，提供定位基站、定位標(biāo)簽的免費(fèi)詢價(jià)和技術(shù)方案。


審核編輯：湯梓紅