UWB 全称叫Ultra-Wideband,中文直译 就是“超宽带”,uwb超宽带定位技术是当前室内高精度定位的核心技术之一,它通过超高精度的定位能力,为社会多种场景(比如工厂、医院等)提供安全保障,进而提升效率,优化民生服务,解决了这些领域的痛点问题,助力整个社会和谐、智能、高效发展。
一、UWB超宽带的定位技术的原理和定位流程
UWB超宽带发射纳秒级的极窄脉冲进行通信,因为其带宽具有极宽属性,通过UWB 基站与 UWB 信标(标签)的信号交互,能精准测量无线电波的飞行时间(ToA)和到达时间差(TDoA),从能实现高精度定位,常见精度为30-50厘米,实际引应用受基站的部署密度和环境影响。
定位流程(以到达时间差( TDoA) 算法为例)
1. UWB 标签发射信号
(如定位安全帽、手环等)UWB 标签周期性发射 UWB 脉冲信号。
2. UWB 基站接收信号
多个 UWB 基站接收标签的信号后,记录各自的信号到达时间。
3. 基站时间差计算
通过不同基站间的信号到达时间差,计算出标签到每个基站的距离差。
4. 自研算法解算位置
结合提前部署并标定位置的基站的已知坐标,通过自研算法解算出标签的实时位置。
二、UWB超宽带定位技术的优劣
1.优势
(1)定位精度高,响应速度快
可以精准识别工人是否进入危险区域;信号传输和处理快,可以追踪高速移动的物体。
(2)抗干扰能力强,安全性高
发射纳秒级的极窄脉冲进行通信,其带宽具有极宽属性,在多径效应(信号经墙壁、物体反射的现象)、电磁干扰下,仍然能保持稳定的定位;信号功率低,不容易被窃听和干扰,数据传输安全可靠。
(3)可定位多目标
可以对成百上千的人、设备进行定位,满足企业大规划定位需求。
2.劣势
(1)部署成本高,功耗相对高
UWB基站和标签的硬件成本相对其他技术较高,在大面积场景中,为了保障定位的精度,需要大规模部署,初期投入大;相比蓝牙、wi-fi等技术,UWB功耗较高,需要频繁充电或换电池。
(2)有环境要求
虽然抗干扰能力强,但如果遇到大面积的金属遮挡,信号会受到金属的遮挡,造成反射和衰减,精度有所下降,室外受天气影响大,室内不如室外稳定。
(3)技术复杂度高
时间同步、信号处理和算法解算十分复杂,对集成商的技术要求高,需要有专门的团队进行开发、维护和优化。
以上就是uwb超宽带定位的定义、原理和优劣,世界上没有完美的技术,但有基于技术和场景可以实现最优的方案。
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