一.界定UWB。
UWB，即UltraWide-Band，超寬帶技術。這一技術起源于60年代興起的脈沖通信技術。UWB與傳統通信技術不同，UWB是以納秒或微秒級以下的極窄脈沖進行無線傳輸的方式，它占據了寬廣的頻譜，且具有較高的時間分辨率。
UWB具有3.1~10.6GHz和系統10dB帶寬的比值，按照美國聯邦通訊委員會的標準，UWB的工作頻帶范圍超過20%，或者至少有500MHz的系統帶寬。UWB信號的產生可以通過極短(例如2ns)的窄脈沖(如二次高斯脈沖)以微分或混頻等上變頻方式調制到UWB工作頻段實現。
二.UWB定位。
如何將UWB定位到這個位置，就需要有個被稱為TOF(TimeOfFlight)的翻譯，即光飛的時間。
超寬帶測距原則。
先定義重新定位所需的內容，眾所周知，GPS定位時需要三顆衛星來完成移動設備的定位，UWB的定位與此相同，必須固定三塊UWB板卡，我們稱之為“Anchor”，然后將其稱為“移動UWB板卡”，并將其移動狀態下的UWB板卡稱為Tag。
在Anchor和Tag之間，光的飛行時間就能被測量出來，給出一個最簡單的例子，Anchor到Tag的距離，使用Tag可以直接發送包含時間戳的包，Anchor在收到包后，如果Anchor和Tag已經進行了時間同步，Anchor根據本地時間和Tag發送時間包的時間戳來區分，從而判斷出光飛了多久，從而計算出距離，自然地，這將產生巨大的干擾，導致無法進行測出，因此Decawave的工程師使用另一種方法：Decawave測量TOF的TOF通過二次握手來測量TOF時間。
TOF測距方法屬于雙向測距技術，主要是利用信號在兩臺異步接收機(Transceiver)之間的飛行時間來測量節點之間的距離。由于在視距視線環境中，基于TOF的測距方法與距離呈線性關系，因此計算結果更準確。在發送端接收到的數據包和接收響應的時間之間的值為TTOT，接收端接收信息包并記錄響應的時間間隔為TTAT，則分組在空中單程飛行的時間TTOF可以計算為：TTOF=(TTOT-TTAT)/2。
再由TTOF和電磁波傳播速度的成績，計算出兩點之間的距離D=CxTTOF。
一種TOF測距方法及兩個側約束
1.傳送裝置和接收裝置必須是同步的；
2.接收裝置傳送信號所需的時間。
TOF測距方法采用始終偏移量拉法解決時間同步問題，單因TOF測距方法的時差多點，側距精度易受到兩端節點中總偏移的影響。為減小這種誤差的影響，在本文中采用了逆向測量法，即遠程節點發送數據包，本地節點接收數據包，并自動響應。為了減小測距誤差，采用平均正、反向多次測量的平均值，減小了對任何總偏移的影響。
超寬帶室內定位原理。
了解UWB測距原理后，對UWB室內定位原理有了更深入的了解。UWB的室內定位功能與衛星原理非常類似，即在室內設置4個已知坐標的定位基站，需要定位人員攜帶定位標簽，標記點按一定頻率發脈沖，不間斷地與4個已知位置的基站進行測距，并用某種精確算法確定標簽的位置！
以下是EHIGH恒高室內定位系統的例子：
UWB室內定位系統是以UWB定位技術為基礎，通過對上位機、移動端接入的室內定位系統，主要應用于隧道.監獄.化工.工廠.煤礦.電廠.電廠.電廠...
UWB定位系統由應用層、服務層、傳送層和感知層(定位基站和定位標簽)組成，而傳輸層主要的干式網通訊方式為有線或無線。這個系統體系結構顯示在下面：
知覺層：主要包括基臺定位和標簽定位?；_和標簽是定位系統的核心設備，標簽將按時隙廣播攜帶帶有自己ID號的無線電信號，定位基站收到標簽發送的信號后，通過主干網絡向服務層發送接收信號的時間戳和標簽ID卡號，完成標簽卡的定位，基站還能收到應用層發出的指令，完成相關設置。
傳送層：又稱骨干通信網絡(即“主干網”)，是基站和業務層.應用層之間的數據傳輸通道，將應用層相關指令向下傳送，在系統中將原始數據(標簽到基站之間的距離)發送到業務層，并用光纖傳輸數據。
服務層：采用TDOA算法和TOA算法進行定位，頂層根據每個基站的位置和標簽距離，用TDOA算法或TOA算法求解標簽坐標。此外，業務層提供靈活的設備管理和網絡管理功能，以及各種前臺和應用界面。
應用層：通過服務層獲取定位標簽的具體位置，以.2D或3D圖的形式實時顯示標簽的位置，并提供軌跡回放、人員信息管理、呼叫求救等功能。
另外，應用層還提供了websocket接口和http接口，通過websocket接口可以獲得標簽卡的實時位置數據，通過http接口可以獲得系統相關數據，從而便于進行二次開發與集成。
UWB定位系統硬件支持：
在UWB定位系統中，定位標簽是UWB定位系統的硬件組成部分。
將定位基臺分布在場景區域的幾何邊緣上，對場景區域進行信號覆蓋。內部定位基站主要功能是檢測標簽的數據信息，并上載到服務器進行匯總分析。
將標簽貼在定位物體表面，當標簽進入基站信號覆蓋范圍內時，將自動與基站建立聯系。根據應用需要，可以制定不同的附圖方案，例如掛式、粘貼式等形式，其大小、形狀隨所放物體的不同而變化。
超寬帶定位系統優點：
1.高精度：在室內定位領域，能做到厘米級高精度定位的技術不屬于UWB定位。UWB采用TDOA(到達時間)算法，測量電磁波從發送端到達接收端所需的時間，多個接收端在室內同時接收到發送端發送的電磁波信號；通過電磁波的傳播速度即精確計算出發射端在室內的位置，最大可以達到10cm的定位精度，基本滿足絕大多數室內定位場景對高精度定位的需求！
2.擴展性：EHIGH恒高UWB定位系統不僅具有定位功能，還可以在定位的基礎上，對歷史軌跡回放、人員考勤、電子柵欄、行為分析、智能巡檢等綜合定位功能進行擴展。通過這些位置數據提供的服務功能，幫助管理者對企業進行安全管理，可以有效地減少安全事故的發生。
3.低功率：UWB無線通信系統接收機無本振.功放.鎖相環(PLL).壓控振蕩器(VCO).混頻器等，因此結構簡單，設備成本較低。UWB信號不需載波，而是采用間歇脈沖進行數據傳輸，其脈沖寬度非常短，一般在0.20~1.5ns之間，具有較小的空因數，因此對電源功率要求較低。普通UWB定位系統只需要50~70mW的電源，是藍牙技術的十分之一。
摘要：UWB定位系統的主要技術特征是低功耗.對信道衰落(如多徑、非視距等信道)不敏感.抗干擾能力強.對同一環境中的其它設備不會產生干擾.高滲透性(可在一堵磚墻的環境中定位)定位精度和定位精度都很高。
來源：admin發布日期2022-12-09 15:30瀏覽：
