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厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位降低誤差，UWB定位系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位？原理分析！
一、UWB定位系統(tǒng)是什么？
UWB，它是Ultra Wideband，超寬帶技術(shù)。它起源于20世紀(jì)60年代興起的脈沖通信技術(shù)。UWB不同于傳統(tǒng)的通信技術(shù)，它通過發(fā)送和接收納秒或微秒級以下的極窄脈沖來實(shí)現(xiàn)無線傳輸，因此其頻譜范圍廣，時間分辨率高。
室內(nèi)定位系統(tǒng)是基于厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板技術(shù)開發(fā)的定位系統(tǒng)。室內(nèi)定位系統(tǒng)應(yīng)用軟件支持PC和移動終端訪問，主要用于隧道、監(jiān)獄、化工、工廠、煤礦、建筑工地、電廠、養(yǎng)老金、展廳、車輛、機(jī)房、機(jī)場等行業(yè)。
二、UWB定位系統(tǒng)原理
厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板定位系統(tǒng)由應(yīng)用層、服務(wù)層、傳輸層和感知層（定位基站和定位標(biāo)簽）組成，傳輸層的主網(wǎng)絡(luò)通信方式為有線或無線通信。
感知層
感知層主要包括定位基站和定位標(biāo)簽。基站和標(biāo)簽是定位系統(tǒng)的核心設(shè)備。厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板標(biāo)簽將按時間隙廣播帶有自己ID號的無線電信號。定位基站接收標(biāo)簽發(fā)送的信號后，通過主網(wǎng)將接收信號的時間戳和標(biāo)簽ID卡號傳輸給服務(wù)層，完成標(biāo)簽卡的定位。基站還可以接收應(yīng)用層發(fā)送的指令，完成相關(guān)設(shè)置。
傳輸層
傳輸層又稱主通信網(wǎng)絡(luò)（以下簡稱“主網(wǎng)絡(luò)”），是基站與服務(wù)層、應(yīng)用層之間的數(shù)據(jù)傳輸通道。應(yīng)用層的相關(guān)指令向下傳輸?shù)嚼迕准壋瑢拵Фㄎ籾wb開發(fā)板基站，定位原始數(shù)據(jù)（標(biāo)簽與基站之間的距離）向上傳輸?shù)椒?wù)層，數(shù)據(jù)通過有線光纖傳輸。
服務(wù)層
標(biāo)簽坐標(biāo)通過標(biāo)簽與覆蓋區(qū)域的定位基站進(jìn)行測距，標(biāo)簽坐標(biāo)通過TDOA算法或TOA算法解算。此外，服務(wù)層還提供靈活的設(shè)備管理和網(wǎng)絡(luò)管理功能，以及各種前端功能和應(yīng)用界面。
應(yīng)用層
通過服務(wù)層獲取定位標(biāo)簽的具體位置，以一維、二維或三維地圖的形式實(shí)時顯示標(biāo)簽的位置，并提供軌跡回放、人員信息管理和呼叫救援功能。
此外，應(yīng)用層還提供websocket接口和http接口。標(biāo)簽卡的實(shí)時位置數(shù)據(jù)可以通過websocket接口獲取，厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)可以通過http接口獲取。因此，定位系統(tǒng)易于二次開發(fā)和集成。
三、UWB定位系統(tǒng)硬件支持
室內(nèi)定位基站、定位標(biāo)簽是UWB定位系統(tǒng)的硬件組成部分。定位基站分布在場景區(qū)的幾何邊緣，并覆蓋該區(qū)域的信號。室內(nèi)定位基站的主要功能是檢測標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息，并上傳到服務(wù)器進(jìn)行總結(jié)和分析。厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板定位標(biāo)簽附著在定位對象的表面。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入基站的信號覆蓋范圍時，它會自動與基站建立聯(lián)系。定位標(biāo)簽可根據(jù)應(yīng)用要求制定不同的附著方案，如懸掛、粘貼等形式，尺寸和形狀會根據(jù)定位對象的不同而不同。
四、UWB定位系統(tǒng)的優(yōu)勢
1、高精度
在室內(nèi)定位領(lǐng)域，UWB定位是實(shí)現(xiàn)厘米高精度定位的技術(shù)。厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板UWB采用TDOA（到達(dá)時間）算法，測量電磁波從發(fā)射端到接收端的時間，分布在房間內(nèi)的幾個接收端同時接收發(fā)射端發(fā)射的電磁波信號，根據(jù)電磁波傳輸速度準(zhǔn)確計(jì)算發(fā)射端在房間內(nèi)的位置，定位精度可達(dá)10cm，基本滿足大多數(shù)室內(nèi)定位場景對高精度定位的需求！
2、可擴(kuò)展
UWB定位系統(tǒng)不僅可以提供定位功能，還可以在定位的基礎(chǔ)上擴(kuò)展歷史軌跡回放、人員出勤、電子圍欄、行為分析、智能檢查等綜合定位服務(wù)功能。這些基于位置數(shù)據(jù)的服務(wù)功能可以幫助管理對企業(yè)進(jìn)行安全管理，可以有效減少安全事故的發(fā)生。
3、低功耗
厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板無線通信系統(tǒng)接收機(jī)無本振、功放、鎖環(huán)環(huán)(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、混頻器等。，所以結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本會很低。由于UWB信號不需要載波，而是使用間歇脈沖發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時間很短，一般為0.20～1.5ns之間，占空因數(shù)很低，所以它只需要很低的電源功率。一般UWB定位系統(tǒng)只需要5～7mW電源是藍(lán)牙技術(shù)的十分之一。
厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板定位系統(tǒng)為何存在定位誤差？隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展，室內(nèi)定位已成為日常生活中不可缺少的重要應(yīng)用，定位技術(shù)已逐漸成為各種新場景的基本核心技術(shù)。由于UWB定位系統(tǒng)具有定位精度高、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、滲透性強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，UWB定位系統(tǒng)已成為室內(nèi)定位行業(yè)重要的組成部分。
一、UWB定位系統(tǒng)的主要誤差來源
1、時鐘同步精度
TOA定位算法需要目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間的準(zhǔn)確時間同步，厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板TDOA定位算法需要參考節(jié)點(diǎn)之間的準(zhǔn)確時鐘同步。因此，不準(zhǔn)確的時間同步會導(dǎo)致UWB系統(tǒng)的定位誤差。但由于硬件的限制，不可能完全準(zhǔn)確地同步時鐘。
2、多徑傳播
在TOA估計(jì)算法中，通常使用匹配濾波器輸出大值或相關(guān)大值的時刻作為估計(jì)值。由于多徑的存在，相關(guān)峰值的位置被漂移，因此估計(jì)值與實(shí)際值之間存在很大的誤差。
3、非視距傳播
視距傳播是獲得準(zhǔn)確信號特征測量值的必要條件。當(dāng)兩點(diǎn)之間沒有直接傳播路徑時，只有信號反射和衍生成分才能到達(dá)接收端。此時，一次脈沖到達(dá)時間不能代表TOA的真實(shí)值，存在非視距誤差。
4、多址干擾
在多用戶環(huán)境中，其他用戶的信號會干擾目標(biāo)信號，從而降低估計(jì)的準(zhǔn)確性。厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板減少這種干擾的一種方法是將來自不同用戶的信號從時間上分離出來，即使用不同的間隙來傳輸不同的節(jié)點(diǎn)。
二、UWB定位系統(tǒng)如何準(zhǔn)確定位？
UWB定位系統(tǒng)采用寬帶窄脈沖通信技術(shù)(時間分辨率極高，降低定位誤差)、多源數(shù)據(jù)集成（有效提高定位系統(tǒng)的抗干擾能力）和時間序列信號處理技術(shù)（在強(qiáng)多徑復(fù)雜環(huán)境中提取一路徑信號），實(shí)現(xiàn)定位目標(biāo)的準(zhǔn)確定位。
同時，采用無線同步方法，也是業(yè)內(nèi)擁有厘米級超寬帶定位uwb開發(fā)板UWB無線同步技術(shù)的制造商。無線同步是指每個基站通過不斷與其他基站交換團(tuán)隊(duì)時鐘信息，終實(shí)現(xiàn)并保持整體時間協(xié)調(diào)。無線同步取決于UWB的測量時間精度。時間精度越高，兩個基站之間的時間誤差越小，時間同步程度越高。無線同步的優(yōu)點(diǎn)是基站之間不需要有線連接，所以部署難度低，成本低。
