技术课堂丨带你了解高大上的UWB技术- 大数跨境

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技术课堂丨带你了解高大上的UWB技术

中海达讯

2016-07-29

导读：千呼万唤始出来，室内定位超级访谈来啦！本次第一期，我们带你了解bling~bling~的超宽带定位技术。访谈

千呼万唤始出来，室内定位技术课堂来啦！本期，我们带你了解bling~bling~的超宽带定位技术。

本期讲解员：联睿电子资深工程师杨洲

杨洲虽然年轻，却有着丰富的从业经验，曾参与国家863项目“特大城市室内外无缝定位信号体制与系统建设”；参与国家自然基金项目：基于GNSS/MEMS/WIFI/UWB优化组合的自适应室内外无缝定位；申请国家专利两项，发表专业论文两篇；从事惯导技术与超宽带技术融合近十年，属业内资深人士。

记者

1.室内定位越来越火的今天，却很少有人知道它的系统含义。您能简单跟大家介绍一下吗？

简单谈一谈吧！

定位主要分为室外定位和室内定位两种，室外定位主要以卫星定位为主，室内定位主要是为了弥补卫星定位在室内环境下信号较弱或无信号导致无法定位或不足。室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线电技术、基站定位等一种或多种技术集成形成一套室内定位体系，用于解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题。目前常见的室内定位技术有红外线、超声波、蓝牙、射频识别（RFID）、超宽带技术（Ultra Wideband简称UWB）、WIFI、ZigBee、计算机视觉、磁场定位技术等。

记者

2. 这么多室内定位技术，您认为哪一种的优势比较大？

我推荐超宽带（Ultra Wideband，简称UWB）定位技术。

美国联邦通信委员会FCC定义的UWB信号是相对带宽（信号带宽和中心频率之比）大于0.2，或在传输时刻绝对带宽不小于500MHz的信号，工作频率范围为3.1GHz~10.6GHz（免授权频段）。其利用频谱极宽的超短脉冲进行通信，是一种无载波通信方式。

脉冲超宽带技术通过发射纳秒甚至亚纳秒级的短脉冲传输数据，无需射频载波。极窄的脉冲信号占据很宽的频谱，无需射频载波，具有功率低、隐蔽性好；采用直接扩频或跳时作为多址接入技术，系统容量大、不易产生干扰；脉冲占空比低，多径信号在时间上可分离，具有很强的抗多径能力；具有一定的穿透能力。

记者

3. UWB定位原理是什么，是如何实现定位的呢？

这个问题比较复杂，我来给您画张图来讲吧。

UWB定位是定位标签利用UWB脉冲信号发射位置信息到定位基站，定位基站接收到信号后，将定位信息通过WiFi或者标准以太网传到定位服务器，定位服务器利用相关定位算法解算出标签位置信息。

如上图，标签发送UWB信号，定位单元中的基站之间完成时间同步后，计算标签到达之间的时间差TDOA，从而利用双曲线定位算法完成定位。系统定位精度跟定位基站同步时间精度和标签到达基站的时间戳精度有关。

系统的覆盖范围由标签的发射功率和定位基站的接收灵敏度决定。比如，标签发送 -41.3dBm/MHz(超宽带设备发射功率限制标准)，带宽为500MHz-1GHz的UWB信号，辐射功率为-41.3dBm，UWB信号在传输过程随着距离的增加（障碍物的反射、吸收）等，功率电平会损失，当到达定位基站时的功率大于接收机的灵敏度，则可以检测到标签发射的信号，完成定位，否则无法完成定位。

记者

4. 完整的系统有哪几部分组成，各个部分的主要功能是什么？

我给您放张我们的系统图来讲吧。

系统主要有三部分组成：定位传感器网络、局域网和定位平台。

定位传感器网络主要是构成整个定位系统的硬件，包括基站和标签，定位标签固定在带定位目标上，用于发射UWB信号，基站固定在定位区域的已知位置上，用于接收UWB信号；

局域网主要是数据传输的网络，用于联通传感器网络和定位平台，负责将定位传感器网络获得的标签位置信息传输至定位平台；定位平台是定位解算和数据显示平台，利用相应的定位算法解算目标结果，同时将数据实时显示，同时还可以配置基站和标签的相关工作参数。

记者

5. 系统受到哪些因素的干扰、影响较大，设备怎么规避这些干扰？

不错，问到点子上了。

定位系统主要受到定位环境中多路径和非视距的干扰，以及人体对UWB信号的吸收作用。环境中的多路径和非视距会影响UWB信号的首径达到的检测和到达时间的计算，从而影响到最终的定位精度。人体对UWB信号的吸收会一定程度衰减UWB信号。针对上述干扰，可以从增加定位基站数量或划分多个定位单元保证定位区域视距定位的方法解决。

我推荐中海达旗下联睿电子的U-Loc产品，产品严格按照EMC、EMI标准研发，通过了相关工业资质的检测，在-20~60度的环境中可以正常工作；并具备定位精度高、稳定性强、功耗低等性能。

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