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原创 有“高富帅”之称的UWB技术,具备哪些特点?

2019-6-11 18:21 85 0 分类: 通信 文集: 室内定位

(超宽带)UWB技术是近年来新兴一项全新的、与传统通信技术有极大差异的通信无线新技术,利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展,认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。

正是因为UWB技术具有:功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、定位精度极高等优点,使得其在众多无线定位技术中脱颖而出被称之为室内定位技术中的高富帅。

首先我们从UWB技术的定位方式说起:

一、精度可靠,功耗低-UWB技术TDOA

到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)是一种利用到达时间差进行定位的方法又称为双曲线定位。标签卡对外发送一次UWB信号,在标签无线覆盖范围内的所有基站都会收到无线信号,如果有两个已知坐标点的基站收到信号,标签距离两个基站的间隔不同,那么这两个定位基站收到信号的时间点是不一样的。

例如,小明的妈妈在村口喊“小明,回家吃饭啦!”,根据距离=时间*速度,其中速度不变(声音在空气中的传播速度是340m/s),那么声音传播的时间是由距离决定的,因此村里的人听到小明妈妈声音的时间点是不一样的。

同理,标签与不同基站的距离不同,不同基站收到同一标签信号的时间节点不同,因此得出一个“到达时间差”的概念。

TDOA定位的原理正是利用多个基站接收到信号的时间差来确定标签的位置。

根据数学关系,到已知两点为常数的点,一定处于以这两点为焦点的双曲线上。那么有四个已知点(四个定位基站)就会有四条双曲线,四条双曲线交于一点就是标签的位置。

TDOA技术不需要定位标签与定位基站之间进行往复通信,只需要定位标签发射一次UWB信号,工作时长缩短了,功耗也就大大降低了,故能做到更高的定位动态和定位容量。

根据我们前文介绍的UWB技术之TDOA定位原理UWB技术的精度相当可靠的,可以成为高精度定位应用场景里的不二之选。

UWB定位技术能坐上高精度定位行业的“头把交椅”,当然不仅仅是精度高这么简单,以下的3个优点也是它的秘密武器。 
  1.工作时间短、设备功耗低 
UWB技术使用间歇的脉冲来发送数据,脉冲持续时间很短,一般在0.20ns~1.5ns之间,有很空的占空因数,系统耗电可以做到很低,在高速通信时系统的耗电量仅为几百μW~几十mW。

民用的UWB设备功率一般是传统移动电话所需功率的1/100左右,是蓝牙设备所需功率的1/20左右。因此,UWB设备的电池寿命,相对于传统无线设备有着很大的优越性。 

  2.1S内可同时工作的标签多,容量高 
UWB技术使用的带宽在1GHz以上,甚至可高达几个GHz,那么每发送一个UWB信号的持续时间就非常短了。

通俗一点,我们可以将信号通信看作不同宽度车辆行驶,如自行车(UWB信号)、汽车(窄带信号),马路宽度一定(时间资源),车辆越窄,马路上容纳的车辆就越多,如只有自行车在马路上行驶和只有汽车在马路上行驶时,自行车的容量会大大多于汽车。因此,超宽带系统容量大,可同时容纳成百上千个定位标签同时工作。

  3.对其他设备干扰小 
由于UWB技术脉冲极窄、频带极宽,其带宽相当于1000个电视频道或3万个FM广播频道,因此单位频宽内的功率密度相当低。

美国FCC对UWB技术的发射功率做了严格限制,其功率密度甚至低于一般的噪声水平(比如,低于一部笔记本电脑的辐射)。因此,UWB定位技术对其他设备的影响微乎其微。 

二、即使是“高富帅”也需要包装!

总结一下:

虽然UWB技术基本性能虽然优越,但事实上,具体到应用,需要进行多项技术优化,包括底层定位数据清洗、定位引擎算法优化、同步技术优化处理等,所以可以发现同样是UWB技术,根据不同公司使用的技术手段或算法不同,其性能会差别很大人人都想从中分一杯羹,但是只有本着为企业、为用户带来更高应用价值的目标,才能笑到最后。

作者: 18113189143, 来源:面包板社区

链接: https://www.mianbaoban.cn/blog/uid-me-3891570.html

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