超寬帶技術(shù) (UWB) 是最佳定位跟蹤技術(shù)，因為超寬帶技術(shù) (UWB) 的設(shè)計的初衷就是實現(xiàn)高精度測距估計，同時進行雙向通信。所以 UWB 是當今最好、最先進的定位技術(shù)。今天就帶大家深入的了解一下UWB技術(shù)的工作原理吧。

為什么說 UWB 最適合室內(nèi)定位跟蹤？

UWB 的固有特性意味著，它可以實現(xiàn)比其他技術(shù)更精確的室內(nèi)定位和距離測量。

如圖1所示，UWB 脈沖（中間和右側(cè)圖）只有 2 納秒 (ns) 寬，因此不受反射信號（多路徑）干擾和噪聲的影響。UWB 射頻 (RF) 脈沖邊緣清晰，因此在存在日常環(huán)境中常見的信號反射和多路徑效應的情況下仍能精確測定到達時間和距離。

圖1

將 UWB 作為解決方案時，反射信號（灰色）不會影響直接信號（藍色）。IR-UWB 信號（中間和右側(cè)）的上升和下降時間（邊沿）比標準窄帶信號（左側(cè)）更短，因此可以精確地測量信號的到達時間。這也有助于 UWB 信號在存在噪聲和多徑效應的情況下保持其完整性和結(jié)構(gòu)。

即使在噪聲條件下，如圖1（右側(cè)）所示，2ns 寬的脈沖無線電 UWB 脈沖的到達時間幾乎未受影響。相比之下，如圖 2 所示，窄帶信號受到噪聲的影響比較明顯。

圖2

我們已使用窄帶無線電技術(shù)對基于 ToF 的方法進行了試驗。如圖 3所示，窄帶信號對多路徑非常敏感，因為反射信號（深灰色）可與直達經(jīng)信號（淺灰色）進行具有破壞性的結(jié)合，從而在接收機端生成最終信號（藍色）。這會影響信號超越閾值（用于測量 ToA）的時間，從而降低精度。

圖3

UWB 的精度優(yōu)勢非常明顯。UWB 完全能夠以 5 至 10 厘米的精度測量距離和位置。相比之下，藍牙、Wi-Fi 以及其他窄帶無線電標準只能實現(xiàn)米級精度。此外，由于 UWB 無線電脈沖極短，多徑效應下，直達徑信號不會與多徑信號重疊，因此不會損壞信號完整性和強度。

這表明，UWB 具有以下特性：

• 超精準，提供厘米級精度，比 BLE 和 Wi-Fi 精確 100 倍

• 超可靠，在存在多徑反射的情況下能夠保持信號完整性

UWB 拓撲結(jié)構(gòu)比較和選擇

UWB 利用 ToF 的概念，這是一種通過將信號的 ToF 乘以光速來測量兩個無線電收發(fā)器之間距離的方法。基于這個基本原理，可根據(jù)目標應用的需求以不同的方式實現(xiàn) UWB 定位技術(shù)。

最佳拓撲結(jié)構(gòu)主要由應用決定。這也就是說，設(shè)計工程師首先要將應用和拓撲結(jié)構(gòu)匹配。

對于每種拓撲結(jié)構(gòu)，分別最適合哪種應用？這些用例主要側(cè)重于三個不同的領(lǐng)域：感應式門禁、定位服務(wù)和設(shè)備對設(shè)備（點對點）應用。圖4 詳細介紹了 TWR、TDoA、反向 TDoA 和 PDoA 拓撲結(jié)構(gòu)的最佳應用。

圖4

怎么樣通過上面的介紹，您對超寬帶技術(shù) (UWB)的工作原理是不是有了很深入的了解呢？想了解更詳細的技術(shù)內(nèi)容，請點擊 閱讀原文 。