什么是uwb室内定位?
2021-09-07       11:01:30来源:中芯微点击量:105

Wi-Fi和蓝牙大家都比较熟悉。UWB是什么呢?

UWB,就是Ultra Wideband,超宽带技术。它源于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术。了解通信的同学都知道,一般的通信体制都是利用一个高频载波来调制一个窄带信号,通信信号的实际占用带宽并不高。


而UWB不同于传统的通信技术,它通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来实现无线传输的。由于脉冲时间宽度极短,因此可以实现频谱上的超宽带:使用的带宽在500MHz以上。


FCC(美国联邦通信委员会)为UWB分配了 3.1~10.6 GHz共 7.5 GHz频带,还对其辐射功率做出了比FCC Part15.209更为严格的限制,将其限定-41.3dBm频带内。


专业角度来解释,UWB(超宽频,Ultra-Wideband),是一种无载波通信技术,利用纳秒(ns)至皮秒(ps)级的非正弦波窄脉冲传输数据进行通信。时间调变技术令其传送速度可以大大提高,而且耗电量相对地低,并有较的定位能力。应用UWB技术,可实现安全的测距和感测,为无线设备创造了空间环境感知。


由于UWB脉冲的时间宽度极短,因此也可以采用高精度定时来进行距离测算。


相比Wi-Fi和蓝牙定位技术,UWB具有如下优势:

1)抗多径能力强,定位精度高:带宽决定了信号在多径环境下的距离分辨能力(成正比关系)。UWB的带宽很宽,多径分辨能力强,能够分辨并剔除大部分多径干扰信号的影响,得到精度很高的定位结果。UWB可以在距离分辨能力上高于其他传统系统,复杂环境下其精度甚至可以达到Wi-Fi、蓝牙等传统系统的百倍以上。


2)时间戳精度高:超宽带脉冲信号的带宽在纳秒级,由定时来计算位置时,引入的误差通常小于几厘米。


3)电磁兼容性强:UWB 的发射功率低,信号带宽宽,能够很好地隐蔽在其它类型信号和环境噪声之中,传统的接收机无法识别和接收,必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调,所以不会对其他通信业务造成干扰,同时也能够避免其他通信设备对其造成干扰。


4)能效较高:UWB具有500MHz以上的射频带宽,能够提供极大的扩频增益,使得UWB通信系统能效较高。这意味着对于电池供电设备,系统的工作时间可以大大延长,或是同样发射功率限制下,覆盖范围比传统技术大得多。通常在短距离应用中,UWB发射机的发射功率普遍低于1mW;在长距离应用中,不需要额外的功率放大器即可达到200米的距离,同时实现6.8Mbps的空中速率。


目前,常用的UWB测距方法有三种,分别是:(1)TOF(Time of flight):通过测量UWB信号在基站与标签之间飞行的时间来实现测距。(2)TDOA(Time Difference of Arrival):利用UWB信号由标签到达各个基站的时间差来进行定位。(3)PDOA(Phase Difference Of Arrival):利用到达角相位来测量基站与标签之间方位关系。


UWB室内定位系统与传统的窄带系统相比,具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供定位精度等优点。因此,UWB室内定位技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航,且能提供十分的定位精度。

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