UWB 高精度定位技术

什么是UWB

UWB(Ultra Wide Band,超宽带)技术是一种新型的无线通信技术,其与传统通信技术有很大的差异。

在传统通信体制中,数据传输一般都需要使用载波来承载,UWB 则不需要,取而代之的是通过发送和接收具有纳秒甚至亚纳秒级的极窄脉冲来传输数据,一个信息比特可映射为数百个这样的脉冲。

根据傅里叶时频变换规则可知,单周期 UWB 脉冲时域宽度越短,对应的频域带宽就越宽,这种纳秒级时域脉冲信号,往往能产生具有 GHz 量级的频域带宽,如图 1 所示。因此这种技术也称 UWB 超宽带技术(简单来说就是带宽非常大)。

正是这些纳秒级的时域脉冲,使得 UWB 信号具有极高的时间分辨率,非常适合高精度定位。

室内集群技术

由于研究的部分暂时不便开源所以不在此做详细的代码解析和技术记录
大体上目前所采用的的集群控制技术为分布式集群控制技术 使用TDOA+AOA-UWB技术
芯片采用业内通用的UWB-DW1000芯片

UWB定位技术 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:
在这里插入图片描述
UWB-TDOA定位原理

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:
在这里插入图片描述
UWB-TDOA定位原理

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:
在这里插入图片描述

UWB调试过程中出现的问题

电压供电问题会对UWB基站信号产生巨大影响 定位响应会降低20%-40%
信号干扰以及天线角度都会产生一定的影响,目前正在考虑把基站做的更加集成化 以保证信号质量

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