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uwb技术特点有哪些?为什么UWB会成为室内定位的主流技术?

2019-11-21 15:19| 发布者: lfcx| 查看: 504| 评论: 0

摘要: 1、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,可在室内和地下进行精确定位,而GPS 定位系统只能工作在GPS 定位卫星的可视范围之内。与GPS 提供绝对地理位置不同,超短脉冲定位器可以给出相对位置 ...
1、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,可在室内和地下进行精确定位,而GPS 定位系统只能工作在GPS 定位卫星的可视范围之内。与GPS 提供绝对地理位置不同,超短脉冲定位器可以给出相对位置,其定位精度可达10厘米级。

2、系统容量大

1S内可同时工作的标签多,容量高UWB使用的带宽在1GHz以上,甚至可高达几个GHz,那么每发送一个UWB信号的持续时间就非常短了。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,这一点也正是提出超宽带技术的理论机理。

3、高速的数据传输

UWB是利用起、落点的时域脉冲(几纳秒)直接实现调制,超宽带的传输把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行,而且以这一过程中所持续的时间,来决定带宽所占据的频率范围。

UWB时域信号较窄,使得时间分辨率增强,接收多径反射延时信号与直达信号的时间差一般大于脉冲宽度,因此,信号在时域上是可分离的。上述例子中7ns的时间差,足够完成UWB直达信号的传输(传输时长约2ns),因此系统可快速提取出直达信号,实现精确定位。

212.png

4、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。实验表明,对常规无线电信号多径衰落深达10~30dB 的多径环境,UWB信号的衰落最多不到5dB。

5、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设备对于其他设备的干扰就非常低。

6、抗干扰能力强

UWB 扩频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的占空比一般为0.01-0.001,具有比其他扩频系统高得多的处理增益,抗干扰能力强。一般来说,UWE 抗干扰处理增益在50dB 以上。

7、低功耗

UWB系统使用间歇的脉冲来发送数据,脉冲持续时间很短,一般在0.20ns-1.5ns之间,有很空的占空因数,系统耗电可以做到很低,在高速通信时系统的耗电量仅为几百μW-几十mW。民用的UWB设备功率一般是传统移动电话所需功率的1/100左右,是蓝牙设备所需功率的1/20左右。因此,UWB设备的电池寿命,相对于传统无线设备有着很大的优越性。

8、低成本

UWB无线通信系统接收机没有本振、功放、锁相环(PLL)、压控振荡器(VC0)、混频器等,因而结构简单,设备成本将很低。另外在包括UWB标签、UWB基站等产品的使用过程中,最关注的便是系统稳定性。日常运行成本,受台风、暴雨等影响时的恢复成本都会加到产品售出时的价格之上。对此,EHIGH恒高形成了一套自组网、自维护的产品设计,有效的将维护费用降低,优化投入成本。

9、无线同步

无线同步就是各个UWB定位基站通过不断与其他基站交换本队时钟信息,最终达到并且保持全局时间协调一致。无线同步方法依赖于UWB的测量时间精度,时间精度越高,两个基站之间的时间误差越小,那么它们的时间同步程度越高。无线同步方式的优势在于基站与基站之间不需要有线连接,因此UWB定位系统的部署难度较低,成本也低。

EHIGH恒高UWB定位系统采用的是无线同步方法,也是业内第一家拥有UWB无线同步技术的厂家。当前,EHIGH恒高的时间测量精度已经达到ps级,基站与基站之间时间可达到高度同步,实现10cm精确定位。

硬件框架.png

尽管如此,UWB大规模商业化上面临一定的挑战,还有诸多技术的问题有待研究解决,因此急需像FIRA这样的UWB联盟组织来制定UWB行业的互操作性,打破不同标准和制式的藩篱,形成全球统一标准,才能加速UWB上下游产业链的发展和成熟EHIGH恒高愿以自身在UWB行业8年之余的技术积淀,与业界同仁一道,共同推进UWB标准的进一步成熟,加速UWB生态系统的形成!


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