UWB定位技術是一種利用無線信號進行精確位置定位的技術,它利用超寬帶無線電信號通過測量信號的到達時間、相位差和信號能量等參數來確定物體的精確位置。
UWB定位技術具有多種優勢,首先,它具有較高的定位精度,可實現毫米級的精確定位。其次,UWB具有較高的抗干擾能力,能在多路徑傳播和多路徑干擾環境下保持較好的定位性能。此外,UWB技術還具有較好的穿透能力,可以穿透一些障礙物進行定位。
UWB定位系統由UWB基站,UWB標簽構成
在UWB定位系統中,一個標簽通過與三個基站的信號交互進行三角測量,最多可以有30個標簽同時與這三個基站通信,實現對多個目標的高精度定位和跟蹤。
采用三點平面定位法,精確的定位計算:在UWB和AoA定位系統中,采用三點平面定位法,通過三個已知基站接收來自未知標簽的信號,精確測量信號到達的時間或角度從而實現高精度的定位。
UWB定位系統可以在UWB基站覆蓋區域范圍內,結合UWB標簽,配合UWB的TDOA算法及終端顯示設備,實現復雜的人員定位、監測和追蹤任務,實現對人員和物品的實時定位和監控管理,定位精度達到10~30厘米。
藍牙AOA定位AOA(到達角、接收角)、AOD(出發角、發射角)使用了相同的底層,使用發射角(AoD),發射設備包含一個多天線陣列,通過設備發送特殊的測向信號,然后由另一個設備使用該信號來計算接收信號的方向。
UWB定位系統大致分為位置感知層、網絡傳輸層和定位應用層,主要包括:定位引擎服務器、智能終端、交換機、UWB基站、UWB標簽、UWB模塊、軟件接口等。
UWB定位工作原理
每個定位標簽以UWB脈沖重復不間斷發送數據幀
定位標簽發送的UWB脈沖串被定位基站接收
每個定位基站利用高敏度的短脈沖偵測器測量每個定位標簽的數據幀到達接收器天線的時間
定位引擎參考標簽發送過來的校準數據,確定標簽達到不同定位基站之間的時間差,并利用三點定位技術及優化算法來計算標簽位置。
采用多基站定位多采用TDOA,TOA算法
AOA定位系統架構分為四層,分別為對象層、采集層、處理層和展現層
對象層: 包括被定位的設備或物體,它們通過發送信號與系統進行交互。
采集層: 由接收設備(如基站)組成,負責接收來自對象層的信號,并測量信號的到達角度(AoA)。
處理層:包含定位引擎服務器、數據服務器、業務服務器,服務器負責位置運算、數據分析、數據審核等工作。
展現層: 系統定位數據的初始化、業務流程管理、用戶管理、數據查詢等均通過瀏覽器實現。

UWB定位技術和藍牙AOA有哪些不同?
UWB、藍牙,是一種通信技術于標準,各有其標準協議,兩者應用頻段也不相同,UWB遵循IEEE 802.15.4-2020 Standard協議,藍牙發展至今已到5.2代標準。
AOA、AOD、TOF、TDOA等,皆為定位方法,AOA可配合藍牙應用,也可配合UWB應用,而藍牙,目前不會配套TOF,TDOA應用,此點由硬件底層技術決定了。
AOA方法:簡化理解,就是通過測量標簽與基站的角度,進行換算得出兩者的距離,因而兩者的角度辨識度是關鍵。
TOF、TDOA方法,簡化理解,就是通過時間進行測量,什么時間呢,是標簽與基站之間的信號飛行時間,無線信號的飛行速度近似光速,所以測量精度要求會高。
UWB定位技術的實現步驟
獲得各節點間的距離
使用位置解算方法得到坐標初值
對坐標初值做濾波處理實現定位功能。
UWB技術在實際應用中的特點
高速的數據信息傳遞:超寬帶信號的帶寬非常大,所以它傳遞數據信息時,信道容量也非常的大,超寬帶信號對于信號的傳遞速度大概500M,所以,由于超寬帶的此特性,它在信號的調制方面,也發揮著重要的作用。
能耗較低:UWB發送數據使用的脈沖是間歇性的,且持續時間極短,即它的耗電量是非常小的,最高通常也只有幾十毫安.
高安全性:由于UWB信號具有極寬的頻率帶寬,導致其能量在頻譜上高度分散,從而使信號難以被檢測和攔截,增強了通信的隱蔽性和安全性。
抗多徑能力強:通常無線通信信號,由于其在時域上通常具有連續性,所以通信質量和數據傳輸速率受到一定程度上的限制,而UWB信號是持續極端時間的窄脈沖信號,故多徑信號在時域上不是連續的,所以在多徑情況下,脈沖不會重疊,所以具有一定的抗多徑性能。
定位精度高:UWB定位能夠達到ns級別,再基于此,使用不同的測距算法后,這也使對于位置的估計精確至厘米級,且它對其他設備干擾小。
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