一、基礎(chǔ)測(cè)距算法
?TW-TOF（雙向飛行時(shí)間法）?
通過標(biāo)簽與基站之間的雙向信號(hào)交互計(jì)算飛行時(shí)間，消除時(shí)鐘同步依賴。公式為：

S = frac{C times [(T_{a2} - T_{a1}) - (T_{b2} - T_{b1})]}{2}S=2C×[(Ta2?Ta1)?(Tb2?Tb1)]
其中，CC為光速，T_{a1}/T_{a2}Ta1/Ta2為標(biāo)簽發(fā)送/接收時(shí)間戳，T_{b1}/T_{b2}Tb1/Tb2為基站響應(yīng)時(shí)間戳。該方法顯著降低設(shè)備同步要求，適合動(dòng)態(tài)場(chǎng)景?。

?TWR（雙向測(cè)距法）?
在TW-TOF基礎(chǔ)上優(yōu)化，通過多輪信號(hào)交互（請(qǐng)求-響應(yīng)-確認(rèn)）提升抗干擾能力。標(biāo)簽與基站交替發(fā)射信號(hào)，計(jì)算多次往返時(shí)間均值，精度可達(dá)厘米級(jí)?。

二、核心定位算法
?TOA（到達(dá)時(shí)間法）?

?原理?：通過測(cè)量信號(hào)從標(biāo)簽到基站的單程傳播時(shí)間計(jì)算距離，需標(biāo)簽與基站嚴(yán)格同步時(shí)鐘。
?公式?：d = c times td=c×t，誤差來源于時(shí)鐘同步精度（納秒級(jí)誤差可導(dǎo)致米級(jí)定位偏差）?。
?應(yīng)用?：高精度工業(yè)制造場(chǎng)景（如芯片裝配），需配合原子鐘或光纖同步技術(shù)?。
?TDOA（到達(dá)時(shí)間差法）?

?原理?：多個(gè)基站接收同一標(biāo)簽信號(hào)，計(jì)算信號(hào)到達(dá)各基站的時(shí)間差，通過雙曲線相交確定位置。
?優(yōu)勢(shì)?：僅需基站間同步，降低系統(tǒng)復(fù)雜度；適合大規(guī)模部署場(chǎng)景（如智能工廠、倉儲(chǔ)物流）?。
?案例?：某汽車工廠采用TDOA算法實(shí)時(shí)追蹤500+設(shè)備，定位誤差<15cm?。
?AOA（到達(dá)角法）?
通過天線陣列測(cè)量信號(hào)入射角度，結(jié)合單基站實(shí)現(xiàn)二維定位。優(yōu)勢(shì)在于低基站密度需求，但易受多徑效應(yīng)影響，需配合濾波算法優(yōu)化?。

三、定位計(jì)算與優(yōu)化方法
?三邊定位法（Trilateration）?

?原理?：以三個(gè)基站為圓心、測(cè)距值為半徑畫圓，交點(diǎn)即為標(biāo)簽位置。
?公式?：基于幾何方程組求解：

?????(x?x1)2+(y?y1)2=d21(x?x2)2+(y?y2)2=d22(x?x3)2+(y?y3)2=d23
{(x?x1)2+(y?y1)2=d12(x?x2)2+(y?y2)2=d22(x?x3)2+(y?y3)2=d32
???(x?x1)2+(y?y1)2=d12(x?x2)2+(y?y2)2=d22(x?x3)2+(y?y3)2=d32
?缺陷?：實(shí)際測(cè)量誤差導(dǎo)致圓無法完美相交，需引入最小二乘法優(yōu)化?。
?最小二乘優(yōu)化（LSM）?
用于處理多基站冗余數(shù)據(jù)，通過最小化殘差平方和求解最優(yōu)位置。公式為：

hat{theta} = (H^T H)^{-1} H^T zθ^=(HTH)?1HTz
其中，HH為幾何矩陣，zz為觀測(cè)向量，顯著提升復(fù)雜環(huán)境下的定位穩(wěn)定性?。

四、算法對(duì)比與場(chǎng)景適配

五、技術(shù)挑戰(zhàn)與優(yōu)化方向
?非視距（NLoS）誤差?：通過融合慣性傳感器（IMU）數(shù)據(jù)或LiDAR點(diǎn)云，修正信號(hào)遮擋導(dǎo)致的誤差?。
?多徑干擾抑制?：采用跳時(shí)擴(kuò)頻（TH-SS）和脈沖整形技術(shù)，增強(qiáng)復(fù)雜電磁環(huán)境下的信號(hào)魯棒性?。
?低功耗設(shè)計(jì)?：優(yōu)化標(biāo)簽的間歇性喚醒機(jī)制，延長電池壽命（品鉑科技 醫(yī)療監(jiān)護(hù)標(biāo)簽續(xù)航>2年）?。
以上內(nèi)容綜合UWB主流算法原理與產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，涵蓋測(cè)距、定位計(jì)算及優(yōu)化全流程，適用于工業(yè)、物流、醫(yī)療等場(chǎng)景的高精度需求?。

審核編輯 黃宇