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1、UWB室内定位技术1引言本文探讨室内定位技术中的种：UWB室内定位技术，并在定位技术系列最后对各种定位技术进行旬结，敬请矣注微信公众 号,智物客”后续文章。2概述UWB( Ultra Wide Band)即超宽带技术，它是种无载波通信技术，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲f专嘛数据，因此其所占的 频谱范围很宽。传统的定位技术是根据信号强弱来判别物体位置，信号强弱受外界影响较大，因此定位出的物体位置与实际位肯 的误差也较大，定位精度不高，而UWB定位采用了宽带脉冲通讯技术，具备极会的抗干扰能力，使定位误差减小。UWB定 位技术的出现填补了高藉度定位领域的空白，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度
2、低、低截获能力、系统复杂度低、 您提供厘米级的定位精度等优点。3 UWB室内定位流程(1 )每个定位标签以UWB脉冲重复不间断发送数据帧：(2 )定位标签发送的UWB脉冲串被定位基站接收；(3) 每个定位基站利用高敏度的短脉冲侦测器测量母个定位标签的数据帧到达接收器天线的时间；(4) 定位引擎参考标签发送过来的校准故据，确定标签达到不同定位基站之间的时间差，并利用三点定位技术及优化算 法来计算标签位苣。(5) 利用单基站定位- 般采用AOA( (Angle of Arrival)算法，采用多基站定位多采用TDOA (Time difference of Arrival) 算法。4 UWB室内定
3、位系统架构及功能4.1系统结构图定位基站多辖走他服务剧涌庠隈务器勺岗蔗务器立直眨寻幕/芯取服务曙WIfilr-T或弄中眼芳器UWE3去位卑三性士 K基沾电直 局域网UWB定沾沾I4.2主要设备及组件421 UWB定位标签定位标签为有源铢签，能做成不同的形态固定在物体、车辆或佩戴在人员身上使用，在不同应用环境下拥 有多变性。它的定位藉度最高可达到5-1 Ocm 标签发出的UWB脉冲信号，通过定位基站（定位传感器）接收和传输。每个标签都有唯一的ID号，凹通过这个ID号将定位的物体联系起来，使定位基站（定位传感器）通过标签找到实际定位的位首:标签传输信号持续时间很短，能够允许成百上千屿标签同时定位:
4、提供，个参考技术参数:参数项参数值定位精度5-1 Ocm系统总刷新率1200Hz单一标签刷新率1/64Hz-100Hz射频发射3.1GHz -10.6GHz （分频段）射频接收信令信道ISM穿堵能力玻璃、木质墙体可穿透一堵堵，钢筋混凝土堵体不能穿透电池供电可充电500mAh锂电池耗电指标按1 Hz刷新率计算约使用1个月422 UWB定位基站定位基站（定位传感器）可以通过到达时间差（TDOA ）测M技术，来确定标签的位置，并将数据传输至网络控制器及定位引挈软件，定位藉度达到厘米级。参考技术参故如F:参数项参数值天绣接口SMARJ45网络接口UWB频段3.1-10.6GHZ （分频段）系统控制信号
5、2.4GHz ISM输入电压DC 12 V安全机制过热、过载和短路保护10W功率消耗424定位引擎定位引挈位于部署于定位服务器中是定位算法实现的地方，并提供API与上层应用软件调用425上层应用软件上层应用软件主要体现为系统功能。UWB室内定位系统基木功能可包括：人员分布显示：I毗定位标签的人员分布情况。人员移动轨迹： 通过电了地图实时显示一个或多个人员移动轨迹。跟踪指定人员： 地图随着标签的移动自动切换，将鼠标移到标签上可以看到标签的当前状态。电子围栏：通过平面电了 地图上不同颜色和形状显示人员的报警位首状态5 UWB技术特点UWB技术应用于室内定位，具有以下特点：(1 )系统容量大否农公式
6、绐出C=Blog2 (1+S/N)可以看出，带宽增加使信道容量的提高远远大于信号功率上升所带来的效应，这一点也正是3G系统。提出超宽带技术的理论机理。超宽带无线电系统用户数量大大高于2）故据传嗽速度快UWB系统使用上吉赫兹的超宽频带，根据否农信道容量公式，即使把发送信号功率密度控制片很低，也可以实现高的信息 速率。般情况下，其最大数据传输速度可以达到几百兆比符每秒到吉比符每秒。（3）多径分辨能力强UWB由于其极高的工作频率和极低的占空比而具有很高的分辨率，窄脉冲的多径信号在时间上不易重叠， 很容易分离出多径分量，所以能充分利用发射信号的能量。实驶表明，对常规无线电信号多径衰落深达1。 30dB
7、的多径环境，UWB信号的衰落最多不到5dB。（4）隐蔽性好因为UWB的频谱非常宽，能量密度非常低，因此信息传输安全性高。另一方面，由于能量密度低，UWB设务对于其他设备的干扰就非常低。（5）定位精确冲激脉冲具有很高的定位精度，采用超宽带无线电通信，可在室内和地卜.进行精痢定位箱度最高可达2厘米 般精度在15厘米内。而GPS定位系统只能工作在GPS定位卫星的叩视范围之内。与GPS提供绝对地理位宜不 同，超短脉冲定位器可以给出相对位苣，其定位精度可达厘米级。（6）抗干扰能力强UWB扩颇处理增益主要取决于脉冲的占空比和发送每个比特所用的脉冲数。UWB的占空比般为0.010.001，具有比其他扩频系统高得多的处理增益，抗干扰能力强。-般来说，UWB抗干扰处理增益在50dB以上。（7 ）低功洼UWB无线通信系统接收机没有本振、功放、锁相环（PLL）、任控振荡器（VCO）昆频器等，因而结构简单，设务成 本将很低。由于UWB信号无需载波，而是使用间歇的脉冲来发送数据，脉冲持续时间很短，般在0.20-1.5ns之间，有很 低的占空因故，所以它只需要很低的电源功率。般UWB系统只需要50 70mW的电源，是蓝牙技术的十分之微波炉.无电话蓝牙802.11bGPS PCS HomeRF02.11a勺传统无线f2： 的朝全频率(GHz)图11 1 和频谱与我他无线信弓顺谱的关系m
