為什么UWB定位能夠做到如此高的精度

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整理：李肖遙

隨著UWB技術(shù)不斷完善，市場(chǎng)需求增加，室內(nèi)定位公司迎來(lái)春天。UWB定位系統(tǒng)是目前業(yè)界精度最高的商用無(wú)線定位系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)較高的實(shí)時(shí)定位精度與定位容量，通常能夠在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中獲取高達(dá)10cm~20cm的二維定位精度，世界大范圍內(nèi)開始了UWB的應(yīng)用。

UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)如何能夠做到如此高的精度？

下面來(lái)為大家全面解析，定位精度可達(dá)厘米級(jí)的UWB定位，不會(huì)像GPS一樣把你帶到溝里！相比本文要講的UWB定位，GPS定位應(yīng)該已被大家廣泛熟知，因?yàn)槲覀兩畹姆椒矫婷娑茧x不開定位、導(dǎo)航！

但是，你們有沒有遇到這種情況：

自駕游時(shí)，找停車位給帶去了沼澤地？樹林里又哪來(lái)的加油站？最捉急的莫過于找酒店，你讓人睡溝里嗎？……

景色雖美，但不是車主要去的地方，這難道不是GPS的硬傷？

“STOP GPS ERROR.”告別錯(cuò)誤定位。

不同于GPS，UWB定位主要應(yīng)用于室內(nèi)高精度定位，用于在一定空間范圍內(nèi)獲取人或物的位置信息。

可以說(shuō)，近幾年，室內(nèi)定位在零售、餐飲、物流、制造、化工、電力、醫(yī)療等行業(yè)均展現(xiàn)出了廣闊的市場(chǎng)前景。

在此背景下，藍(lán)牙定位、Wi-Fi定位、UWB定位、RFID定位等技術(shù)紛紛進(jìn)入市場(chǎng)，為不同行業(yè)的室內(nèi)定位需求貢獻(xiàn)了諸多行之有效的位置服務(wù)方案。

其中UWB定位（超寬帶）的市場(chǎng)關(guān)注度和接受度在最近幾年明顯提高。

UWB定位的應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越廣，監(jiān)獄看守所、綜合性醫(yī)院、工廠、機(jī)場(chǎng)、停車場(chǎng)等場(chǎng)所對(duì)于定位和導(dǎo)航的需求也逐漸增多。

監(jiān)獄看守所希望能夠借助UWB定位技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)獄犯人智能化監(jiān)控，例如實(shí)時(shí)獲取犯人位置信息，越界自動(dòng)報(bào)警，人數(shù)只能清點(diǎn)等。

醫(yī)院養(yǎng)老院希望對(duì)醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，便于需要時(shí)快速調(diào)用；希望能對(duì)老人、特殊病患進(jìn)行定位監(jiān)護(hù)，防止其發(fā)生意外。

高?；S需要對(duì)人員、設(shè)備的位置信息進(jìn)行定位管理，防止發(fā)生安全事故等。

什么是超寬帶？

超寬帶（Ultra Wide-Band，UWB）是一種新型的無(wú)線通信技術(shù)，根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)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(hào)的發(fā)生可通過發(fā)射時(shí)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(shí)現(xiàn)。

UWB定位的主要優(yōu)勢(shì)有，低功耗、對(duì)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(huì)對(duì)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。

為啥說(shuō)UWB定位的定位精度能夠達(dá)到厘米級(jí)呢？

UWB-TDOA定位原理：

UWB定位系統(tǒng)采用TDOA（到達(dá)時(shí)間差原理），利用UWB技術(shù)測(cè)得定位標(biāo)簽相對(duì)于兩個(gè)不同定位基站之間無(wú)線電信號(hào)傳播的時(shí)間差，從而得出定位標(biāo)簽相對(duì)于四組定位基站的距離差。

使用TDOA技術(shù)不需要定位標(biāo)簽與定位基站之間進(jìn)行往復(fù)通信，只需要定位標(biāo)簽只發(fā)射或只接收UWB信號(hào)，故能做到更高的定位動(dòng)態(tài)和定位容量。

UWB定位指標(biāo)

另外，高精度的定位不僅需要高精度的時(shí)間測(cè)量技術(shù)，還需要穩(wěn)定可靠的基準(zhǔn)時(shí)間，由于晶振、鎖相環(huán)等模擬電路的不確定性，需要高精度的同步技術(shù)解決UWB-TDOA定位中的頻率同步和時(shí)間同步問題。

通俗地講，時(shí)間同步類似于將兩塊手表的時(shí)刻調(diào)整到相同時(shí)刻，但是由于兩塊手表機(jī)械的差異性導(dǎo)致的運(yùn)行快慢會(huì)使兩塊表運(yùn)行一段時(shí)間后出現(xiàn)偏差，此即需要頻率同步來(lái)解決。

目前同步技術(shù)分為有線同步和無(wú)線同步兩種，有線同步指使用光纖、網(wǎng)線等線纜將定位基站直接相互連接或接入同步控制器實(shí)現(xiàn)定位基站之間的同步；無(wú)線同步指通過無(wú)線電實(shí)現(xiàn)定位基站之間的同步。

通常有線同步精度較無(wú)線同步高，而由于有線同步需要額外鋪設(shè)線纜導(dǎo)致有線同步成本較無(wú)線同步高。

無(wú)線同步技術(shù)深入無(wú)線電發(fā)射接收鏈路導(dǎo)致不同步的因素本質(zhì)，使無(wú)線同步達(dá)到有線同步相同的定位精度。

厘米級(jí)高精度定位為什么更傾向于UWB？

首先其他定位技術(shù)可以達(dá)到的定位精度有限，即使能達(dá)到UWB定位技術(shù)同樣的定位精度，其系統(tǒng)的復(fù)雜程度和成本也太高。

其次，像RFID、ibeacon雖然在定位上有很多場(chǎng)景可做，但現(xiàn)在已經(jīng)有很多企業(yè)都在做了。而UWB是一種比較新的技術(shù)，有很多優(yōu)勢(shì)，也有很多潛在的應(yīng)用市場(chǎng)尚待開發(fā)。

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