资源说明:"UWB超宽带定位:UWB定位原理、优势、行业应用全面解析"
UWB超宽带定位技术是无线定位技术的一种,采用时差定位技术、信号到达角度测量(AOA)技术、到达时间定位(TOA)和到达时间差定位(TDOA)等。其中,TDOA技术是目前最为流行的一种方案,UWB超宽带定位采用的也是这种技术。
UWB超宽带定位技术概念:超宽带无线通信技术(UWB)是一种无载波通信技术,UWB不使用载波,而是使用短的能量脉冲序列,并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围内。UWB的主要特点是传输速率高、空间容量大、成本低、功耗低等,必将成为解决企业、家庭、公共场所等高速因特网接入的需求与越来越拥挤的频率资源分配之间的矛盾的技术手段。
UWB超宽带定位系统包括UWB接收器、UWB参考标签和主动UWB标签。定位过程中由UWB接收器接收标签发射的UWB信号,通过过滤电磁波传输过程中夹杂的各种噪声干扰,得到含有效信息的信号,再通过中央处理单元进行测距定位计算分析。
UWB超宽带定位技术原理:超宽带(Ultra Wide-Band,UWB)是一种新型的无线通信技术,根据美国联邦通信委员会的规范,UWB的工作频带为3.1~10.6GHz,系统-10dB带宽与系统中心频率之比大于20%或系统带宽至少为500MHz。UWB信号的发生可通过发射时间极短(如2ns)的窄脉冲(如二次高斯脉冲)通过微分或混频等上变频方式调制到UWB工作频段实现。
超宽带的主要优势有,低功耗、对信道衰落(如多径、非视距等信道)不敏感、抗干扰能力强、不会对同一环境下的其他设备产生干扰、穿透性较强(能在穿透一堵砖墙的环境进行定位),具有很高的定位准确度和定位精度。
UWB-TDOA定位原理:该技术采用TDOA(到达时间差原理),利用UWB技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差,从而得出定位标签相对于四组定位基站(假设1#、2#为第一组,2#、3#为第二组,3#、4#为第三组,4#、1#为第四组)的距离差:式中di,12~di,14为UWB技术测得的定位卡相对于四组定位基站的距离差。
基本原理如下图所示:恒高科技EHIGH-TDOA定位原理示意图通过联接下式方程即可解算出定位卡的三维坐标:
使用TDOA技术不需要定位标签与定位基站之间进行往复通信,只需要定位标签只发射或只接收UWB信号,故能做到更高的定位动态和定位容量。恒高UWB超宽带定位系统产品即使用UWB-TDOA技术实现了高精度、高动态、高容量、低功耗的定位系统。
UWB超宽带定位技术优势:UWB是一种高速、低成本和低功耗新兴无线通信技术。UWB信号是带宽大于500MHz或基带带宽和载波频率的比值大于0.2的脉冲信号(UWBWG,2001),具有很宽的频带范围,FCC规定UWB的频带从3.1GHz~10.6GHz,并限制信号的发射功率在-41dBm以下。
UWB超宽带定位技术应用:UWB超宽带定位技术可以应用于隧道管廊、工业制造、司法监狱等领域。例如,在隧道施工现场,通过部署UWB超宽带定位系统,将定位标签集成至员工胸卡、安全帽等穿戴设备内,可以提供的集风险管控、人员管理、实时显示、应急救援等功能能够准确定位工人位置,保障工人施工安全、施工质量、施工进度。
在工业制造中,UWB超宽带定位系统可以帮助传统工厂实现数字化管理,可实时查看员工位置、在岗时间、离岗时间、移动轨迹,提高岗位巡查效率。通过后台对仓储货物位置的监管,可查看物品位置、所属仓库等数据,防止物资设备的丢失。
在司法监狱中,UWB超宽带定位技术可以帮助监狱安全管理,杜绝监狱犯人管理漏洞、降低监管执法风险。
UWB超宽带定位技术是一种具有很高精度、低成本、低功耗的无线定位技术,具有广泛的应用前景。
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