UWB的定義

超寬帶(Ultra Wide-Band，UWB)是一種新型的無線通信技術(shù)，根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會的規(guī)范，UWB的工作頻帶為3.1~10.6GHz，系統(tǒng)-10dB帶寬與系統(tǒng)中心頻率之比大于20%或系統(tǒng)帶寬至少為500MHz。UWB信號的發(fā)生可通過發(fā)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(diào)制到UWB工作頻段實現(xiàn)。

UWB定位

UWB是如何進(jìn)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(wèi)星才能對移動設(shè)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(tài)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(jìn)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(fā)送一個帶有時間戳的數(shù)據(jù)包，Anchor接收到數(shù)據(jù)包之后，如果Anchor和Tag已經(jīng)經(jīng)過時間同步的話，Anchor根據(jù)本地時間和Tag發(fā)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(dāng)然，這樣會有很大的干擾，導(dǎo)致測不準(zhǔn)，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(jìn)行TOF時間的測量：

TOF測距方法屬于雙向測距技術(shù)，它主要利用信號在兩個異步收發(fā)機(jī)(Transceiver)之間飛行時間來測量節(jié)點(diǎn)間的距離。因為在視距視線環(huán)境下，基于TOF測距方法是隨距離呈線性關(guān)系，所以結(jié)果會更加精準(zhǔn)。我們將發(fā)送端發(fā)出的數(shù)據(jù)包和接收回應(yīng)的時間間記為TTOT，接收端收到數(shù)據(jù)包和發(fā)出回應(yīng)的時間間隔記為TTAT，那么數(shù)據(jù)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(jù)TTOF與電磁波傳播速度的成績便可計算出兩點(diǎn)間的距離D=CxTTOF

TOF測距方法和兩個關(guān)鍵側(cè)約束：

1、發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備必須始終同步

2、接收設(shè)備提供信號的傳輸時間的長短

為了實現(xiàn)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(yuǎn)程幾點(diǎn)，側(cè)距精度容易受兩端節(jié)點(diǎn)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(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包，本地節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)包，并自動響應(yīng)。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(nèi)定位原理就很容易了。UWB的室內(nèi)定位功能和衛(wèi)星原理很相似，就是通過室內(nèi)布置4個已知坐標(biāo)的定位基站，需要定位的人員胡總惡化時設(shè)備攜帶定位標(biāo)簽，標(biāo)簽按照一定的頻率發(fā)傻脈沖，不斷和4個已知位置的基站進(jìn)行測距，通過一定的精確算法定出標(biāo)簽的位置!

UWB定位的主要技術(shù)特點(diǎn)有

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(qiáng)、不會對同一環(huán)境下的其他設(shè)備產(chǎn)生干擾、穿透性較強(qiáng)(能在穿透一堵磚墻的環(huán)境進(jìn)行定位)，具有很高的定位準(zhǔn)確度和定位精度。SKYLAB UWB室內(nèi)定位方案采用先進(jìn)的軟件和硬件來定位、跟蹤和管理高價值、設(shè)備和人員，最大限度提供使用率。