UWB高精度室內(nèi)定位的特點(diǎn)

隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，室內(nèi)定位技術(shù)在各種應(yīng)用場(chǎng)景的需求也大大提升，定位技術(shù)可以分為兩類：室外定位和室內(nèi)定位。室外定位技術(shù)比較單一，主要依托于衛(wèi)星定位技術(shù)，而室內(nèi)定位技術(shù)種類較多，如藍(lán)牙、WiFi、ZigBee、RFID、超寬帶等。而在現(xiàn)如今的定位系統(tǒng)中，UWB超寬帶定位系統(tǒng)因具有高精度、高容量、低功耗、設(shè)備小巧等一系列優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。

UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)采用TDOA測(cè)距算法，通過(guò)信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差，通過(guò)雙曲線交叉來(lái)定位的超寬帶系統(tǒng)產(chǎn)生發(fā)射、接收、處理極窄脈沖信號(hào)的無(wú)線電系統(tǒng)，其包括UWB定位基站、UWB定位標(biāo)簽、UWB算法引擎等。

UWB定位技術(shù)的特點(diǎn)

1、高分辨率

探測(cè)設(shè)備對(duì)目標(biāo)的識(shí)別能力取決于其距離分辨率和角度分辨率，而距離分辨率又正比于發(fā)射脈沖的時(shí)域有效寬度。超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)因亞納秒級(jí)極窄脈沖的時(shí)間寬度，因此它的距離分辨率極高，可以達(dá)到厘米量級(jí)，利用這個(gè)特性，可以獲得更多的室內(nèi)距離信息。

2、頻譜的有效利用

傳統(tǒng)的無(wú)線電室內(nèi)定位系統(tǒng)中所有信息來(lái)自特定頻率的電磁波，在無(wú)線電設(shè)備密集的環(huán)境中，相互之間距離很近，分配到相同頻點(diǎn)的標(biāo)識(shí)可能會(huì)接收到其他設(shè)備的同頻信號(hào)，從而出現(xiàn)系統(tǒng)紊亂或錯(cuò)誤定位。而超寬帶系統(tǒng)具有極低的信/擾比門限，平均發(fā)射功率很低，如工作范圍在幾十米以內(nèi)，所需功率僅需幾十到幾百微瓦。由于功率譜密度極低，甚至低于環(huán)境噪聲以下，所以信號(hào)不會(huì)對(duì)其他系統(tǒng)產(chǎn)生不良的干擾，可以與之共享頻帶，實(shí)現(xiàn)共存。

3、多用戶共享

UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)可以根據(jù)不同的用戶分配不同的隨機(jī)編碼，根據(jù)不同編碼進(jìn)行脈沖位置調(diào)制。類似于無(wú)線通信中的多址通信方式。這樣在相關(guān)接收端，每個(gè)用戶只能從回波信號(hào)中提取按照自身編碼調(diào)制過(guò)的發(fā)射信號(hào)，其他標(biāo)識(shí)發(fā)射回波即使被天線接收也會(huì)自動(dòng)濾除，因此標(biāo)識(shí)能夠同時(shí)使用同種定位設(shè)備，可以互不干擾地共享無(wú)線資源。

4、復(fù)雜環(huán)境工作

在室內(nèi)環(huán)境中，點(diǎn)此空間環(huán)境非常復(fù)雜，再加上墻壁等障礙物，接收設(shè)備接收到的標(biāo)識(shí)信號(hào)必然包含了各種干擾。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明在復(fù)雜環(huán)境中多徑時(shí)延長(zhǎng)為納秒級(jí)，當(dāng)前的相對(duì)窄帶無(wú)線電系統(tǒng)無(wú)法對(duì)如此小的時(shí)延進(jìn)行分辨。UWB定位系統(tǒng)采用納秒級(jí)的離散窄脈沖進(jìn)行探測(cè)，經(jīng)多徑反射的延時(shí)信號(hào)與直達(dá)信號(hào)在時(shí)間上可以分離，能夠很好地分離出干擾信號(hào)，提取出有用信息，具有強(qiáng)抗多徑衰落能力。

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審核編輯：湯梓紅