搞定物聯(lián)網(wǎng)定位：UWB 高精度定位技術(shù)原理

一、什么是 UWB

UWB(Ultra Wide Band，超寬帶)技術(shù)是一種新型的無線通信技術(shù)，其與傳統(tǒng)通信技術(shù)有很大的差異。

在傳統(tǒng)通信體制中，數(shù)據(jù)傳輸一般都需要使用載波來承載，UWB 則不需要，取而代之的是通過發(fā)送和接收具有納秒甚至亞納秒級(jí)的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，一個(gè)信息比特可映射為數(shù)百個(gè)這樣的脈沖。

根據(jù)傅里葉時(shí)頻變換規(guī)則可知，單周期 UWB 脈沖時(shí)域?qū)挾仍蕉?，?duì)應(yīng)的頻域帶寬就越寬，這種納秒級(jí)時(shí)域脈沖信號(hào)，往往能產(chǎn)生具有 GHz 量級(jí)的頻域帶寬。因此這種技術(shù)也稱 UWB 超寬帶技術(shù)(簡(jiǎn)單來說就是帶寬非常大)。

正是這些納秒級(jí)的時(shí)域脈沖，使得 UWB 信號(hào)具有極高的時(shí)間分辨率，非常適合高精度定位。

二、UWB 定位的技術(shù)特點(diǎn)

1. 高精度

具有厘米級(jí)的高精度定位能力。UWB 信號(hào)時(shí)域?qū)挾葮O窄，接收端在測(cè)量時(shí)，能獲得極高的時(shí)間分辨率，簡(jiǎn)單講就是時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)，這是實(shí)現(xiàn)高精度定位的基礎(chǔ)。

同時(shí)它還具有很強(qiáng)的抗多徑能力，不同方向到達(dá)的信號(hào)很難出現(xiàn)疊加干擾，這對(duì)高精度定位也非常有好處。

2. 低功耗

UWB 系統(tǒng)使用周期性的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時(shí)間很短，一般在 0.20ns～1.5ns 之間，占空比非常低，省去了發(fā)送連續(xù)載波的大量功耗，因此功耗可以做到很低。

3. 高安全

UWB 通信系統(tǒng)的物理層技術(shù)具有天然的安全性能，其帶寬大，發(fā)射功率譜密度比噪聲還要低，承載的信息淹沒在噪聲中，被截獲和干擾的概率非常低。反之，影響其他無線通信(如 WIFI)的概率也非常低。總結(jié)起來，就是自己既不干擾別人，別人也很難干擾自己。

4. 低成本

部署 UWB 定位系統(tǒng)，有一定的硬件采購(gòu)成本，但 UWB 基站覆蓋范圍大，典型半徑達(dá) 50-150 米，同樣面積下，需部署的設(shè)備更少。同時(shí)，UWB 系統(tǒng)一旦部署調(diào)試完畢，幾乎不用再改動(dòng)，一次投入，可用 10 年，運(yùn)營(yíng)成本極低。

三、UWB 定位網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

整個(gè) UWB 定位系統(tǒng)主要包含四個(gè)部分：UWB 定位標(biāo)簽、UWB 定位基站、IoT 定位平臺(tái)，以及應(yīng)用平臺(tái)，如下圖所示：

1. UWB 定位標(biāo)簽

UWB 定位標(biāo)簽攜帶在目標(biāo)人員和物資中，其周期性發(fā)送上行 UWB 定位脈沖信號(hào)，有工牌、安全帽、腕表等多種形態(tài)，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，具有低功耗、便攜、防水防塵等特點(diǎn)。

2. UWB 定位基站

UWB 定位基站固定安裝在環(huán)境四周，其接收測(cè)量 UWB 定位標(biāo)簽的脈沖信號(hào)以得到高精度的定位數(shù)據(jù)，具有室內(nèi)型、工業(yè)型、防爆型等多種形態(tài)，支持多種供電方式和數(shù)據(jù)接口。

3. IoT 定位平臺(tái)

接收 UWB 定位基站的測(cè)量數(shù)據(jù)，完成高精度位置計(jì)算。圍繞高精度位置，還研發(fā)有熱力圖、電子圍欄、軌跡呈現(xiàn)，以及設(shè)備管理等實(shí)用功能，同時(shí)也提供用戶 API，便于應(yīng)用側(cè)進(jìn)行二次開發(fā)。

4. 應(yīng)用平臺(tái)

BS 端客戶借助 IoT 定位平臺(tái)提供的基礎(chǔ)定位能力拓展業(yè)務(wù)，助力企業(yè)智能運(yùn)營(yíng)、安全生產(chǎn)、降本增效。

本文由銥微云UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)小編整理發(fā)布，銥微云物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)提供UWB室內(nèi)人員定位、超寬帶室內(nèi)定位、高精度室內(nèi)定位、高精度定位、二維定位、化工廠人員定位、養(yǎng)老院人員定位、隧道人員定位、煤礦井下定位、電廠人員定位、資產(chǎn)定位等產(chǎn)品及整體解決方案。

審核編輯：湯梓紅