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uwb技術特點有哪些?為什么UWB會成為室內定位的主流技術?

AOLI ? 2019-11-20 09:08 ? 次閱讀
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1、定位精確

沖激脈沖具有很高的定位精度,采用超寬帶無線電通信,可在室內和地下進行精確定位,而GPS 定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內。與GPS 提供絕對地理位置不同,超短脈沖定位器可以給出相對位置,其定位精度可達10厘米級。

2、系統(tǒng)容量大

1S內可同時工作的標簽多,容量高。UWB使用的帶寬在1GHz以上,甚至可高達幾個GHz,那么每發(fā)送一個UWB信號的持續(xù)時間就非常短了。帶寬增加使信道容量的提高遠遠大于信號功率上升所帶來的效應,這一點也正是提出超寬帶技術的理論機理。

3、高速的數(shù)據(jù)傳輸

UWB是利用起、落點的時域脈沖(幾納秒)直接實現(xiàn)調制,超寬帶的傳輸把調制信息過程放在一個非常寬的頻帶上進行,而且以這一過程中所持續(xù)的時間,來決定帶寬所占據(jù)的頻率范圍。

UWB時域信號較窄,使得時間分辨率增強,接收多徑反射延時信號與直達信號的時間差一般大于脈沖寬度,因此,信號在時域上是可分離的。上述例子中7ns的時間差,足夠完成UWB直達信號的傳輸(傳輸時長約2ns),因此系統(tǒng)可快速提取出直達信號,實現(xiàn)精確定位。

212.png

4、多徑分辨能力強

UWB由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率,窄脈沖的多徑信號在時間上不易重疊,很容易分離出多徑分量,所以能充分利用發(fā)射信號的能量。實驗表明,對常規(guī)無線電信號多徑衰落深達10~30dB 的多徑環(huán)境,UWB信號的衰落最多不到5dB。

5、隱蔽性好

因為UWB 的頻譜非常寬,能量密度非常低,因此信息傳輸安全性高。另一方面,由于能量密度低,UWB設備對于其他設備的干擾就非常低。

6、抗干擾能力強

UWB 擴頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發(fā)送每個比特所用的脈沖數(shù)。UWB的占空比一般為0.01-0.001,具有比其他擴頻系統(tǒng)高得多的處理增益,抗干擾能力強。一般來說,UWE 抗干擾處理增益在50dB 以上。

7、低功耗

UWB系統(tǒng)使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù),脈沖持續(xù)時間很短,一般在0.20ns-1.5ns之間,有很空的占空因數(shù),系統(tǒng)耗電可以做到很低,在高速通信時系統(tǒng)的耗電量僅為幾百μW-幾十mW。民用的UWB設備功率一般是傳統(tǒng)移動電話所需功率的1/100左右,是藍牙設備所需功率的1/20左右。因此,UWB設備的電池壽命,相對于傳統(tǒng)無線設備有著很大的優(yōu)越性。

8、低成本

UWB無線通信系統(tǒng)接收機沒有本振、功放、鎖相環(huán)(PLL)、壓控振蕩器(VC0)、混頻器等,因而結構簡單,設備成本將很低。另外在包括UWB標簽、UWB基站等產品的使用過程中,最關注的便是系統(tǒng)穩(wěn)定性。日常運行成本,受臺風、暴雨等影響時的恢復成本都會加到產品售出時的價格之上。對此,EHIGH恒高形成了一套自組網、自維護的產品設計,有效的將維護費用降低,優(yōu)化投入成本。

9、無線同步

無線同步就是各個UWB定位基站通過不斷與其他基站交換本隊時鐘信息,最終達到并且保持全局時間協(xié)調一致。無線同步方法依賴于UWB的測量時間精度,時間精度越高,兩個基站之間的時間誤差越小,那么它們的時間同步程度越高。無線同步方式的優(yōu)勢在于基站與基站之間不需要有線連接,因此UWB定位系統(tǒng)的部署難度較低,成本也低。

EHIGH恒高UWB定位系統(tǒng)采用的是無線同步方法,也是業(yè)內第一家擁有UWB無線同步技術的廠家。當前,EHIGH恒高的時間測量精度已經達到ps級,基站與基站之間時間可達到高度同步,實現(xiàn)10cm精確定位。

硬件框架.png

盡管如此,UWB大規(guī)模商業(yè)化上面臨一定的挑戰(zhàn),還有諸多技術的問題有待研究解決,因此急需像FIRA這樣的UWB聯(lián)盟組織來制定UWB行業(yè)的互操作性,打破不同標準和制式的藩籬,形成全球統(tǒng)一標準,才能加速UWB上下游產業(yè)鏈的發(fā)展和成熟EHIGH恒高愿以自身在UWB行業(yè)8年之余的技術積淀,與業(yè)界同仁一道,共同推進UWB標準的進一步成熟,加速UWB生態(tài)系統(tǒng)的形成!


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