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什么是UWB室内定位技术

浏览: 作者: 来源: 时间:2020-12-25 分类:
UWB的定位道理便是经由过程在室内安置4个已知坐标的定位基站,需求定位的职员或许设置装备摆设携带定位标签,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,通过一定的算法精确的计算出定位标签的位置

  本日咱们讲讲什么是UWB室内定位技术。UWB室内定位手艺是一种全新的、与传统通讯手艺有极大差别的通信新技术。它不需要我们使用中国传统网络通信管理体制中的载波,而是可以通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输系统数据,从而提高具有GHz量级的带宽。

  超宽带体系与传统的窄带体系相比,拥有穿透力强、功耗低、抗多径结果好、安全性高、体系复杂度低、能供应精确定位精度等优点。因此,超宽带网络技术企业可以广泛应用于室内静止或者通过移动物体以及人的定位跟踪与导航,且能提供发展十分精确的定位精度。

  2002年4月,美国联邦信息通信技术委员会(FCC)发布了民用UWB设备可以使用进行频谱和功率的初步设计规定。规定中将一个相对带宽大于0.2或在网络传输的任何需要时刻带宽大于500MHz的通信技术系统可以称为UWB系统。FCC对UWB系统所使用的频谱范围规定为3.1-10.6GHz,发射机的有效各向同性发射功率不得高于-41.3dBm/MHz。

    超宽带无线电中的信息载体为脉冲无线电(IR, Impulse Radio)。

脉冲无线电是一种以脉冲脉冲(超短光脉冲)为信息载体的无线电技术。这种信息技术的特点是,通过对非常窄(往往小于1ns)的脉冲控制信号可以进行分析调制,以获得非常宽的带宽来传输系统数据。

  UWB室内定位技术原理:

  1、说道UWB定位原理必须先从UWB的测距原理说起

UWB的测距原理为双向飞行时间法(TW-TOF,two way-time of flight)。

在UWB每个模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳。模块A的发射机可以在其发展时间戳上的Ta1发射一个请求工作性质的脉冲控制信号,模块B接收机在其研究时间戳上的Tb1接收到该信号。对信号进行加以利用一定的处理技术手段后,模块B在Tb2时刻发射作为一个积极响应国家性质的信号,被模块A在自己的时间戳Ta2时刻接收。依次可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间从而确定飞行距离S。

  2、再来一个接着更详细的把测距技术原理可以说清楚

TOF测距方法属于双向测距技术它主要利用信号在两个异步收发机 Transceiver 之间飞行时间来测量节点间的距离。由于在视线环境下,基于 tof 的距离测量与距离成线性关系,因此测量结果更加准确。

  我们将发送端发出数据包和接收回应的时间间隔记为TTOT,接收端收到数据包和发出回应的时间间隔记为TTAT。空气中数据包的单程飞行时间(ttof)可以计算为:

  UWB定位技术原理

  后面细致先容了UWB的测距道理,掌握了测距原理之后再来说定位原理就简单了。是在UWB的定位道理和卫星导航定位原理很相似。如下图1,天上的卫星坐标为已知,地上的接收信息设备可以同时接收到其他四个卫星的信号系统就能通过确定我们自己的“497”坐标(平面和高程坐标)。UWB的定位道理便是经由过程在室内安置4个已知坐标的定位基站,需求定位的职员或许设置装备摆设携带定位标签,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,通过一定的算法精确的计算出定位标签的位置。

  UWB定位度和标签容量

  1:定位精度

  我们的UWB超宽带与IMU相互校准(10Hz) 有效减少多径效应带来的衰减 ,加入 了机器学习算法 ,定位精度:实测99.73% 复杂环境静态1厘米;

  动态高达2厘米,一般10厘米 。

  2:标签容量

  每一个UWB体系的定位标签频频收回脉冲数据包,这个数据包是由一串超宽频脉冲组成的。由于这些标签不是同时发送的,每个标签都是在很短的时间内发送的,因此持续的数据包碰撞的概率非常小,所以成百上千的定位标签可以在同一区域处理。

  UWB定位基站布置原则

  一:精确的三维目标定位每隔50-100米步骤进行一个企业定位基站,使得学生任意时刻我们都有自己四个基站能接收到标签发出的脉冲。

  二:一维定位问题就是测距技术应用,适合企业用于隧道,矿井对定位系统精度要求不高场景,精度在0.3米左右。

  三、通过研究使用“497”的测距系统功能,可以进行扩展内容如下的一些企业应用,测距精度在10厘米左右。