在数字时代, 对高速和可靠的通信技术的需求越来越紧迫. 超宽带 (UWB) 技术已成为当今沟通领域的热门话题. 本文将深入研究UWB定位的原则, 它的优势, 及其在各个领域的应用, 导致读者探索这种破坏性技术的无限可能性.

UWB技术概述

超宽带 (UWB) 技术是基于超短脉冲的无线通信技术. 它不使用正弦载体, 而是利用纳秒级非丝丝窄脉冲来传输数据, 导致广泛的范围, 和数据传输速率每秒多达几百兆位. 使用UWB技术可以在非常宽的带宽上传输信号. 联邦通信委员会制定的法规 (FCC) 对于UWB技术，它在频率范围内占500MHz以上的带宽 3.1 至10.6GHz.

UWB文章插图需求 画板 1

UWB技术不是一项新技术; 它起源于1960年代出现的脉搏通信技术, 主要用于军事雷达, 定位, 截距/检测通信系统的截距/低概率的可能性很低. 它开始在平民领域应用 2002.

屏幕截图 2024 05 10 1145511

UWB定位技术原理

UWB本质上采用超低周期的冲动脉冲作为无载体传播频谱技术中的信息载体. 这些脉冲信号的持续时间非常短, 从数十到数百个picseconds不等, 但是拥有高能量. 通过将这些超短脉冲信号传输到太空中并在时间和频域中利用它们的特性, 接收器可以通过分析信号的延迟和幅度来实现高精度定位和通信. UWB的定位算法分为飞行时间 (TOF), 到达的时间 (勇敢的), 和到达的时间差 (TDOA), 与TOF和TDOA是最常用的.

飞行时间 (TOF) 算法

飞行时间 (TOF) 算法主要利用两个异步UWB收发器之间信号的飞行时间来测量节点之间的距离. 当UWB信号从发射器端传输时, 它带有独立的时间戳. 接收和处理接收器端的UWB信号后, 它是从发射器端接收到的时间戳，并添加了处理时间间隔TR. 在发射器端再次收到UWB信号时, 可以解析第一个变速器的时间戳以确定信号的往返时间TT. 因此, 信号的单向飞行时间可以计算为tf = (tt-tr)/2. 由于电磁波的传播速度是光C的速度, 两个点d之间的距离可以计算为d = tf * c.

UWB文章插图需求 画板 1 副本

到达的时间差 (TDOA)

到达的时间差 (TDOA) 是基于每个参考基站和目标对象之间距离的差异的定位方法 (标签), 通过求解非线性双曲方程组来推断. 当基站之间的时间完全同步, 并且振荡器错误在一段时间内很小, 时间差等于距离差, 由于电磁波的传播速度是恒定的. 当信号从标签端传输并到达多个基站端时, 测量每个基站信号到达时间的差异，可以计算距离的相应差异.

UWB文章插图需求 画板 1 副本 2

UWB定位技术的优势

  • 高定位精度: UWB脉冲只有 2 纳秒 (NS) 宽的, 不受反射信号的影响 (多径) 干扰和噪音, 即使在共同的信号反射和多径效果方案中，也可以精确确定到达时间和距离, 在内部实现测量和定位精度 10 厘米.
  • 强大的抗干扰能力: UWB信号具有广泛的特性，并在多径传播环境中具有良好的抗干扰特性, 即使在复杂的室内或密集的城市环境中，也可以准确识别目标位置.
  • 高数据传输速率: 在商业产品中, UWB信号的传输范围通常在 10 仪表, 达到最多数据传输速率 500 mbit/s, 使UWB技术成为个人交流和无线范围的理想调制技术.

form6

UWB定位技术的局限性

  • 有限的定位范围: UWB的定位范围受到空间限制的约束, 通常适用于室内或近距离室外区域, 不适合大规模的室外环境.
  • 相对较高的部署成本: 与其他定位技术相比，实施UWB定位系统需要复杂的硬件和软件设计, 增加开发和部署成本，可能需要专业工程团队进行设计和维护.

UWB定位技术的应用

  • 电子围栏: 个人在特定领域的实时定位, 监视运动和固定人员.
  • 运动跟踪: 在移动性过程中监视位置和运动轨迹 (记录轨迹).
  • 视频监视: 实时监视现场场景, 设备状态, 并捕获图像和视频信息.
  • 警报功能: 从监测地点到控制中心收集的异常条件的反馈，以及时采取措施.

UWB文章插图需求 画板 1 副本 4

申请案件：例如, 在地雷, 使用UWB人员定位系统可以监视矿工的实时位置信息，并在发生事故时迅速找到被困的人员, 提高救援效率. 此外, 在高海拔操作或复杂的环境中, 使用UWB人员定位系统可以精确监控工人的位置, 迅速识别异常, 并采取相应的措施以减少事故. 此外, 在研讨会中部署UWB节点可以实现机器人的实时定位和轨迹计划, AGVS (自动导向车辆), 和其他设备, 提高生产效率和灵活性.

UWB定位技术的未来发展

尽管UWB定位目前面临高成本等挑战, 技术困难, 和小市场需求, 它拥有最大的优势: 准确性. 与Wi-Fi相比, 蓝牙, 和其他定位技术, UWB定位精度与激光定位的竞争对手. 随着对新行业应用的持续探索以及成本的持续下降, UWB定位技术的真正爆发时间不会太晚. 而且, UWB技术与物联网的集成, 人工智能, 5g, 其他领域将越来越多地增强其未来的重要性.

Pereasycom的UWB定位套件

Pereasycom-WMK-K2 (UWB) 是基于UWB协议的产品组合, 可以快速评估次级级的精确定位要求. 物联网平台, FeasyCloud 云, 由UWB基站网关和标签标签补充, 可以帮助实现资产定位, 资产保护, 警报管理, 和其他功能. 它也可以与仓库管理套件中的更多传感器设备相结合 (基于蓝牙BLE协议) 共同提供更完整的仓库解决方案.

观看演示视频:

[胚胎] https://www.youtube.com/watch?V = FJA4-IRFJG4[/胚胎]