超宽带室内定位

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1、超宽带(UWB)是射频应用技术领域的一项重大突破。Ubisense 公司利用该技术构建了革命 性的实时定位系统(RTLS)，该系统能够在传统的挑战性应用环境中达到较高的 唐恩科技垄断吧？应该是 UWB 技术被一些大公司垄断。唐恩他们自己做，你也可以要求 他们辅助你做啊，不过货还是要从他们那儿出，因为全中国就他们在做嘛。中国目前都是 停留在理论研究阶段，没有实物出来呢，我们的国家，唉，叫咱们怎么爱国货呢！ 亚米级应用，我们以前部队的项目上用过 GPS 东西，但是除了 DGPS 真没有其他办法，要 资料给你发一些吧，差分 GPS 定位终端就是块头太大，价格贼贵了些，我以前用的是咱上 海一家公司的方

2、案,一个终端 10000 多个大洋。 2004 年中国国际通信展上， UWB(Ultra Wide band) 技术也被称之为 “ 超宽带 ” 成为展 会的一大亮点。 UWB 是利用脉冲信号进行高速无线数据传输的短程通信技术。 2002 年 2 月，美国 FCC 正式批准 UWB 商用，这项技术的市场前景开始受到世人的瞩目。 超宽带体现卓越性能 根据美国联邦通信委员会 FCC 的定义，凡是所用带宽与中心工作频率之比大于的 25% 或 者是绝对带宽大于 1.5G 赫兹的信号，就被称之为 “ 超宽带 ”(Ultra Wide band) 。例如一 个系统中心频率为 4GHz ，可以使用的带宽超过

3、1GHz 就为超宽带。而通常的窄带无线通 信系统所用带宽只有几十到几百 MHz ，例如 802.11b 的带宽就只用 80MHz 。 UWB 之所以能够达到如此大的带宽，是因为这种技术所采用的时域调制方式，通过发送 短脉冲进行通信的，每个脉冲只有百万亿分之一秒，传输速率可达 40 -60M / 秒，理论上 甚至可以达到 1G / 秒。对于一个 0.5ns 的单脉冲信号来说，中心频率就是 2GHz ，其半 功率带宽也就是大约 2GHz 。 UWB 之所以受到关注，主要是由于其技术特性上有其它无线通信系统无法相比的优势。 除了高传输速率、低发射功率以外，结构简单、抗干扰能力强和安全性高也是优点。表

4、 1 简单对与 UWB 应用接近的几种无线技术在传输距离、传输速率等性能指标进行了比较。 由于长距离通信时理论上需要的传输能量相当的大，而 UWB 所占频谱很宽，输出能量过 高会对其它无线系统造成严重干扰。这也是 FCC 对于 UWB 采取严格限制的原因。 UWB 的应用领域非常广泛，主要有四大领域： 组建家庭娱乐网络： UWB 可以被内置在电视、 DVD 、机顶盒、音响以及投影仪等家庭 娱乐设备上，用来传输高品质的多媒体应用，如 HDTV( 高清晰电视 ) 信号等。 组建无线个域网：多个内置 UWB 的移动终端 ( 如 PDA 、笔记本电脑等 ) ，可以形成一 个 WPAN ，便于高速传输数

5、据，还可以向家庭娱乐网络发送多媒体内容。 雷达探测： UWB 设备具有很强的穿透能力，如墙壁等，可以使警察、消防员和救援人员 在紧急情况下能够迅速找到藏在墙后或者是被埋在废墟中的人。 UWB 探测成像系统同样 也可以用于提高建筑和家庭维修行业的安全性。 精确定位业务： UWB 定位系统具备为实时的室内外精确跟踪能力，定位精度可以到几个 厘米。 UWB 在室内精确定位方面将会对 GPS 起到一个很好的补充作用。 随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂 的室内环境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常 常需要确定移动终端或其持有

6、者、设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位 精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的定位技术目前还无法很好地利用。因此， 专家学者提出了许多室内定位技术解决方案，如A-GPS定位技术、超声波定位技术、蓝牙 技术、红外线技术、射频识别技术、超宽带技术、无线局域网络、光跟踪定位技术，以及 图像分析、信标定位、计算机视觉定位技术等等。这些室内定位技术从总体上可归纳为几 类，即GNSS技术（如伪卫星等），无线定位技术（无线通信信号、射频无线标签、超声波、 光跟踪、无线传感器定位技术等），其它定位技术（计算机视觉、航位推算等），以及 GNSS和无线定位组合的定位技术（A-GPS或A-GNS

7、S）。 室内GPS定位技术 GPS是目前应用最为广泛的定位技术。当GPS接收机在室内工作时，由于信号受建筑 物的影响而大大衰减，定位精度也很低，要想达到室外一样直接从卫星广播中提取导航数 据和时间信息是不可能的。为了得到较高的信号灵敏度，就需要延长在每个码延迟上的停 留时间，A-GPS技术为这个问题的解决提供了可能性。室内GPS技术采用大量的相关器并 行地搜索可能的延迟码，同时也有助于实现快速定位。 利用GPS进行定位的优势是卫星有效覆盖范围大，且定位导航信号免费。缺点是定位 信号到达地面时较弱，不能穿透建筑物，而且定位器终端的成本较高。 室内无线定位技术 随着无线通信技术的发展，新兴的无线网

8、络技术，例如WiFi、ZigBee、蓝牙和超宽带 等，在办公室、家庭、工厂等得到了广泛应用。 红外线室内定位技术。红外线室内定位技术定位的原理是，红外线IR标识发射调 制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位。虽然红外线具有相对较高的 室内定位精度，但是由于光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播。直线视距和 传输距离较短这两大主要缺点使其室内定位的效果很差。当标识放在口袋里或者有墙壁及 其他遮挡时就不能正常工作，需要在每个房间、走廊安装接收天线，造价较高。因此，红 外线只适合短距离传播，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限 性。 超声波定位技术。超声波测距

9、主要采用反射式测距法，通过三角定位等算法确定 物体的位置，即发射超声波并接收由被测物产生的回波，根据回波与发射波的时间差计算 出待测距离，有的则采用单向测距法。超声波定位系统可由若干个应答器和一个主测距器 组成，主测距器放置在被测物体上，在微机指令信号的作用下向位置固定的应答器发射同 频率的无线电信号，应答器在收到无线电信号后同时向主测距器发射超声波信号，得到主 测距器与各个应答器之间的距离。当同时有3个或3个以上不在同一直线上的应答器做出 回应时，可以根据相关计算确定出被测物体所在的二维坐标系下的位置。 超声波定位整体定位精度较高，结构简单，但超声波受多径效应和非视距传播影响很 大，同时需要

10、大量的底层硬件设施投资，成本太高。 蓝牙技术。蓝牙技术通过测量信号强度进行定位。这是一种短距离低功耗的无线 传输技术，在室内安装适当的蓝牙局域网接入点，把网络配置成基于多用户的基础网络连 接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网(piconet)的主设备，就可以获得用户 的位置信息。蓝牙技术主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库。 蓝牙室内定位技术最大的优点是设备体积小、易于集成在 PDA、PC以及手机中，因此 很容易推广普及。理论上，对于持有集成了蓝牙功能移动终端设备的用户，只要设备的蓝 牙功能开启，蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。采用该技术作室内短距离定位 时容易发现设备且

11、信号传输不受视距的影响。其不足在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵， 而且对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。 射频识别技术。射频识别技术利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达 到识别和定位的目的。这种技术作用距离短，一般最长为几十米。但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，且传输范围很大，成本较低。同时由于其非接触和非视距等优 点，可望成为优选的室内定位技术。目前，射频识别研究的热点和难点在于理论传播模型 的建立、用户的安全隐私和国际标准化等问题。优点是标识的体积比较小，造价比较低， 但是作用距离近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系统之中。 超宽带技术。超

12、宽带技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技 术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的 极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。超宽带可用于室内精确定位，例如战场 士兵的位置发现、机器人运动跟踪等。 超宽带系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性 高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，超宽带技术可以应用于室内静止 或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。 Wi-Fi技术。无线局域网络(WLAN)是一种全新的信息获取平台，可以在广泛的应 用领域内实现复杂的大范围定位、监测和追踪

13、任务，而网络节点自身定位是大多数应用的 基础和前提。当前比较流行的Wi-Fi定位是无线局域网络系列标准之IEEE802.11的一种定 位解决方案。该系统采用经验测试和信号传播模型相结合的方式，易于安装，需要很少基 站，能采用相同的底层无线网络结构，系统总精度高。 芬兰的Ekahau公司开发了能够利用Wi-Fi进行室内定位的软件。Wi-Fi绘图的精确度 大约在1米至20米的范围内，总体而言，它比蜂窝网络三角测量定位方法更精确。但是， 如果定位的测算仅仅依赖于哪个Wi-Fi的接入点最近，而不是依赖于合成的信号强度图， 那么在楼层定位上很容易出错。目前，它应用于小范围的室内定位，成本较低。但无论是

14、用于室内还是室外定位，Wi-Fi收发器都只能覆盖半径90米以内的区域，而且很容易受到 其他信号的干扰，从而影响其精度，定位器的能耗也较高。 ZigBee技术。ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它介于射频识 别和蓝牙之间，也可以用于室内定位。它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之 间相互协调通信以实现定位。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波 将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。ZigBee最显著的技 术特点是它的低功耗和低成本。 除了以上提及的定位技术，还有基于计算机视觉、光跟踪定位、基于图像分析、磁场 以及信标定位等。此外，还

15、有基于图像分析的定位技术、信标定位、三角定位等。目前很 多技术还处于研究试验阶段，如基于磁场压力感应进行定位的技术。 不管是GPS定位技术还是利用无线传感器网络或其他定位手段进行定位都有其局限性。 未来室内定位技术的趋势是卫星导航技术与无线定位技术相结合，将GPS定位技术与无线 定位技术有机结合，发挥各自的优长，则既可以提供较好的精度和响应速度，又可以覆盖 较广的范围，实现无缝的、精确的定位 2012年11月20日，中国北京讯高通技术公司(QTI)日前宣布，其旗下联网和连接技 术子公司高通创锐讯(Qualcomm Atheros)与全球网络巨头思科公司正在密切合作，加快为 采用思科无线基础设施

16、的公共和私人场馆提供室内定位服务，为业主、应用开发者、移动 设备和网络OEM及消费者提供前所未有的一系列益处。高通IZat室内定位服务平台与思 科“互联移动体验(Connected Mobile Experience)”解决方案相结合，将改善室内定位精 度，在某些世界领先的零售店、旅游场所和酒店中实现服务发现和情境感知功能。思科在 企业无线解决方案中的领导地位与高通在移动技术中的领导地位强强联合，将加速市场采 用这些技术，促进科技创新以发展室内定位生态系统。许多联网的消费者依赖移动设备和基于位置的应用获得信息，实现交互，获得情境內 容相关服务。但是，这些消费者的绝大部分应用和服务在城市环境和室内都面临着挑战， 因为在这些环境中，卫星系统不能提供位置数据。高通创锐讯和思科携手，重点加快更精 确的室内定位功能的实现，保证各自解决方案的互操作性，以增强服务发现能力，提供更 好的情境感知功能，在世界领先的场所提供更好的体验。高通创锐讯定位产品和技术副总裁Cormac Conroy表示：“通过在任何环境中提供更 准确的附近有谁和有