UWB室内定位技术精编.docx

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UWB室内定位技术精编
UWB室内定位技术
1 引言
本文探讨室内定位技术中的一种：UWB室内定位技术，并在定位技术系列最后对各种定位技术进行总结，敬请关注微信公众号“智物客”后续文章。
2 概述
UWB（Ultra Wide Band ）即超宽带技术，它是一种无载波通信技术，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。传统的定位技术是根据信号强弱来判别物体位置，信号强弱受外界影响较大，因此定位出的物体位置与实际位置的误差也较大，定位精度不高，而UWB定位采用了宽带脉冲通讯技术，具备极强的抗干扰能力，使定位误差减小。UWB定位技术的出现填补了高精度定位领域的空白，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供厘米级的定位精度等优点。
3 UWB室内定位流程
（1）每个定位标签以UWB脉冲重复不间断发送数据帧；
（2）定位标签发送的UWB脉冲串被定位基站接收；
（3）每个定位基站利用高敏度的短脉冲侦测器测量每个定位标签的数据帧到达接收器天线的时间；
（4）定位引擎参考标签发送过来的校准数据，确定标签达到不同定位基站之间的时间差，并利用三点定位技术及优化算法来计算标签位置。
（5）利用单基站定位一般采用AOA（(Angle of Arrival）算法，采用多基站定位多采用TDOA（Time difference of Arrival）算法。
4 UWB室内定位系统架构及功能
系统结构图
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主要设备及组件
UWB定位标签
定位标签为有源标签，能做成不同的形态固定在物体、车辆或佩戴在人员身上使用，在不同应用环境下拥有多变性。它的定位精度最高可达到5-10cm，标签发出的UWB脉冲信号，通过定位基站（定位传感器）接收和传输。每一个标签都有唯一的ID号，可通过这个ID号将定位的物体联系起来，使定位基站（定位传感器）通过标签找到实际定位的位置。标签传输信号持续时间很短，能够允许成百上千的标签同时定位。
提供一个参考技术参数：
参数项
参数值
定位精度
5-10cm
系统总刷新率
1200Hz
单一标签刷新率
1/64Hz-100Hz
射频发射
～（分频段）
射频接收
信令信道 ISM
穿墙能力
玻璃、木质墙体可穿透一堵墙，钢筋混凝土墙体不能穿透
电池供电
可充电500mAh锂电池
耗电指标
按1Hz刷新率计算约使用1个月
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UWB定位基站
定位基站（定位传感器）可以通过到达时间差（TDOA）测量技术，来确定标签的位置，并将数据传输至网络控制器及定位引擎软件，定位精度达到厘米级。
参考技术参数如下：
参数项
参数值
天线接口
SMA
网络接口
RJ45
UWB频段
（分频段）
系统控制信号
ISM
输入电压
DC 12 V
安全机制
过热、过载和短路保护
功率消耗
10W
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定位引擎
定位引擎位于部署于定位服务器中，是定位算法实现的地方，并提供API与上层应用软件调用。
上层应用软件
上层应用软件主要体现为系统功能。UWB室内定位系统基本功能可包括：
人员分布显示：佩戴定