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UWB定位技术详解
发布时间:2022-11-28 | 文章来源:硅传科技原创
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  超宽带(Ultra Wide-Band,UWB)是一种新型的无线通信技术,根据美国联邦通信委员会的规范,UWB的工作频带为3.1~10.6GHz,系统-10dB带宽与系统中心频率之比大于20%或系统带宽至少为500MHz。UWB信号的发生可通过发射时间极短(如2ns)的窄脉冲(如二次高斯脉冲)通过微分或混频等上变频方式调制到UWB工作频段实现。

  

  UWB定位的主要优势有:低功耗、对信道衰落(如多径、非视距等信道)不敏感、抗干扰能力强、不会对同一环境下的其他设备产生干扰、穿透性较强(能在穿透一堵砖墙的环境进行定位),具有很高的定位准确度和定位精度。

  

  UWB-TDOA定位原理:

  

  UWB定位系统采用TDOA(到达时间差原理),利用UWB技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差,从而得出定位标签相对于四组定位基站的距离差。使用TDOA技术不需要定位标签与定位基站之间进行往复通信,只需要定位标签只发射或只接收UWB信号,故能做到更高的定位动态和定位容量。

  

  UWB定位指标

  

  高精度的定位不仅需要高精度的时间测量技术,还需要稳定可靠的基准时间,由于晶振、锁相环等模拟电路的不确定性,需要高精度的同步技术解决UWB-TDOA定位中的频率同步和时间同步问题。

  

  通俗地讲,时间同步类似于将两块手表的时刻调整到相同时刻,但是由于两块手表机械的差异性导致的运行快慢会使两块表运行一段时间后出现偏差,此即需要频率同步来解决。

  

  目前同步技术分为有线同步和无线同步两种,有线同步指使用光纤、网线等线缆将定位基站直接相互连接或接入同步控制器实现定位基站之间的同步;无线同步指通过无线电实现定位基站之间的同步。通常有线同步精度较无线同步高,而由于有线同步需要额外铺设线缆导致有线同步成本较无线同步高。

  

  无线同步技术深入无线电发射接收链路导致不同步的因素本质,使无线同步达到有线同步相同的定位精度。

  

  厘米级高精度定位为什么更倾向于UWB?

  

  首先其他定位技术可以达到的定位精度有限,即使能达到UWB定位技术同样的定位精度,其系统的复杂程度和成本也太高。

  

  其次,像RFID、ibeacon虽然在定位上有很多场景可做,但现在已经有很多企业都在做了。而UWB是一种比较新的技术,有很多优势,也有很多潜在的应用市场尚待开发。