UWB的定義:
超寬帶(Ultra Wide-Band,UWB)是一種新型的無線通信技術,UWB的工作頻帶為3.1~10.6GHz,系統-10dB帶寬與系統中心頻率之比大于20%或系統帶寬至少為500MHz。UWB信號的發生可通過發射時間極短(如2ns)的窄脈沖(如二次高斯脈沖)通過微分或混頻等上變頻方式調制到UWB工作頻段實現。
UWB定位:
UWB是如何進行定位的,那么就需要使用一個東西叫做TOF(Time Of Flight)翻譯過來也就是光飛行的時間。
UWB測距原理:
首先定義一下再定位中需要哪些東西,大家都知道GPS需要三個衛星才能對移動設備完成定位,UWB定位中也是一樣,我們需要固定三個UWB板卡,我們稱這三個固定的UWB板卡為Anchor,然后稱需要被定位的 處于移動狀態的UWB板卡為Tag。
Anchor 到 Tag 之間的就可以通過光的飛行時間來進行測量了,舉個最簡單的例子, 一個Anchor 到一個Tag 的距離,可以直接使用Tag發送一個帶有時間戳的數據包,Anchor接收到數據包之后,如果Anchor和Tag已經經過時間同步的話,Anchor根據本地時間和Tag發送時間包的時間戳的時間做差值,就能知道光飛行了多長時間,這樣就能計算距離了,當然,這樣會有很大的干擾,導致測不準,所以Decawave的工程師使用了另外一種方法:
Decawave測量TOF通過二次握手進行TOF時間的測量原理:
TOF測距方法屬于雙向測距技術,它主要利用信號在兩個異步收發機(Transceiver)之間飛行時間來測量節點間的距離。因為在視距視線環境下,基于TOF測距方法是隨距離呈線性關系,所以結果會更加精準。我們將發送端發出的數據包和接收回應的時間間記為TTOT,接收端收到數據包和發出回應的時間間隔記為TTAT,那么數據包在空中單向飛行的時間TTOF可以計算為:TTOF=(TTOT-TTAT)/2。
然后根據TTOF與電磁波傳播速度的成績便可計算出兩點間的距離D=CxTTOF
TOF測距方法和兩個關鍵側約束:
1、發送設備和接收設備必須始終同步
2、接收設備提供信號的傳輸時間的長短
為了實現始終同步,TOF測距方法采用了始終偏移量啦解決始終同步問題,單由于TOF測距方法的時間以來與本地的遠程幾點,側距精度容易受兩端節點中的始終偏移量的影響。為了減少此類錯誤的影響,這里采用反向測量方法,即遠程節點發送數據包,本地節點接收數據包,并自動響應。通過平均正向和反向多次測量的平均值,減少對任何始終偏移量的影響,從而減少測距誤差。
定位原理:
知道了UWB的測距原理,再來了解UWB的室內定位原理就很容易了。UWB的室內定位功能和衛星原理很相似,就是通過室內布置4個已知坐標的定位基站,需要定位的人員攜帶定位標簽,標簽按照一定的頻率發傻脈沖,不斷和4個已知位置的基站進行測距,通過一定的精確算法定出標簽的位置!
UWB定位的主要技術特點:
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、不會對同一環境下的其他設備產生干擾、穿透性較強(能在穿透一堵磚墻的環境進行定位),具有很高的定位準確度和定位精度。SKYLAB UWB室內定位方案采用先進的軟件和硬件來定位、跟蹤和管理高價值、設備和人員,最大限度提供使用率。