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为何UWB定位方案能快速占领室内定位市场?

为何UWB定位方案能快速占领室内定位市场?

作者: SKYLAB天工测控 | 来源:发表于2019-03-26 17:38 被阅读0次

    随着物联网场景的需求日益增多,定位的需求日益增多,像传统的停产场、商场、机场、精准营销、设备、物流等都需要不同等级的定位技术。目前市场上相对主流的室内定位方案有蓝牙网络侧定位方案、蓝牙终端侧定位方案以及UWB高精度定位方案。至于为什么UWB定位方案能够快速占领室内定位市场,就是本篇SKYLAB君要重点介绍的重点了!

    UWB定位技术

    相比其他无线定位技术,UWB超宽带根据信号的定义及特点,UWB技术具有如下优势:

    (1)系统容量大,传输速度快

    根据信道容限公式,系统的最大传输速率与系统带宽成正比例关系。UWB通信的带宽都在500MHz以上,其传输速率也达到1Gbps以上。而传统的无线载波通信系统由于频带窄,要使传输速率达到100Mbps以上,必须采用多进制调制等方法,这样对信噪比提出了很高的要求,同时也加大了系统构建的复杂性。

    (2)发射功率低

    UWB具有1GHz以上的频带宽度,极大的带宽保证了较低的发射功率。在短距离无线通信应用中,发射机发射的UWB信号功率要低于1mW,这大大延长了电池寿命,保证了较长的系统工作时间,同时对人体的辐射危害也更小。

    (3)多径分辨率高

    UWB信号采用持续时间很短的窄脉冲,具有较强的时间和空间分辨率,系统的多径分辨率高,整个系统能够充分利用发射信号的能量。此外,UWB信号具有良好的抗多径性能,对于信道衰减不敏感,接收机通过分级便可以获得很强的康衰减能力,在室内或者建筑物比较密集的场合可以获得良好的定位效果,同时在进行测距、定位、跟踪时也能达到更高的精度。

    (4)系统保密性好

    UWB发射功率低,仅在1mW以下。它可以把信号弥散在一个极宽的频带范围内,对于一般的通信信号而言,UWB信号类似于白噪声可以安全低隐藏起来;而UWB信号的功率谱密度要低于普通的环境噪声,要将UWB信号从环境噪声中甄别出来不是一件容易的事情,这很好地保证了UWB信号的安全性。

    (5)穿透能力强

    窄脉冲具有很强的穿透能力,可以帮助比如警察搜寻隔墙的逃犯,以及解救那些被围困在建筑物里面的人们。

    (6)定位精度高

    UWB信号具有超宽频带的特性,使得UWB系统的距离分辨精度是其他系统的成千上百倍。UWB信号的距离分辨能力可达到厘米级,这是其它窄带系统望尘莫及的。

    依赖于上述这些优点,UWB信号可以轻松穿透常见障碍物的阻隔,并能准确测距定位,因此可以用来构建具有较强通信和测距定位功能的无线定位系统,广泛应用于消防、智能化工厂、机场安检、军事训练等领域。

    SKYLAB高精度UWB室内定位方案

    UWB定位系统大致分为位置感知层、网络传输层和定位应用层,主要包括:定位引擎服务器、智能终端、POE交换机、UWB基站、UWB标签、UWB模块、软件接口等。

    UWB定位系统框图

    UWB的定位原理和卫星导航定位原理很相似。UWB的定位原理是通过在室内布置4个已知坐标的UWB定位基站,需要定位的人员或者设备携带定位标签,标签按照一定的频率发射脉冲,不断和四个已知位置的基站进行测距,通过TDOA算法精确的计算定位标签的位置。

    UWB定位流程:

    UWB定位原理

    (1)每个定位标签以UWB脉冲重复不间断发送数据帧;

    (2)定位标签发送的UWB脉冲串被定位基站接收;

    (3)每个定位基站利用高敏度的短脉冲侦测器测量每个定位标签的数据帧到达接收器天线的时间;

    (4)定位引擎参考标签发送过来的校准数据,确定标签达到不同定位基站之间的时间差,并利用三点定位技术及优化算法来计算标签位置。

    (5)采用多基站定位多采用TDOA(Time difference of Arrival)算法。

    UWB定位主要应用于室内高精度定位,用于在一定空间范围内获取人或物的位置信息,同时应用于各个领域的室内精确定位和导航,能够满足隧道、监狱、化工、工厂、煤矿、工地、电厂、养老、展馆、整车、机房、机场等高精度室内定位需求。

    以上,就是UWB定位方案能够优于其他定位方式,快速抢占室内定位市场的原因。想了解更多UWB高精度室内定位方案应用可直接访问SKYLAB官网或阿里店铺。    

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