UWB源于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术。不同于传统的通信技术,UWB是通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来实现无线传输的。由于脉冲时间宽度极短,因此可以实现频谱上的超宽带:使用的带宽在500MHz以上。
UWB主要有以下优点:
(1)抗多径能力强,定位精度高:带宽决定了信号在多径环境下的距离分辨能力(成正比关系)。UWB的带宽很宽,多径分辨能力强,能够分辨并剔除大部分多径干扰信号的影响,得到精度很高的定位结果。UWB可以在距离分辨能力上高于其他传统系统,复杂环境下其精度甚至可以达到Wi-Fi、蓝牙等传统系统的百倍以上。
(2)时间戳精度高:超宽带脉冲信号的带宽在纳秒级,有定时来计算位置时,引入的误差通常小于几厘米。
(3)电磁兼容性强:UWB 的发射功率低,信号带宽宽,能够很好地隐蔽在其它类型信号和环境噪声之中,传统的接收机无法识别和接收,必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调,所以不会对其他通信业务造成干扰,同时也能够避免其他通信设备对其造成干扰。
(4)能效较高:UWB具有500MHz以上的射频带宽,能够提供极大的扩频增益,使得UWB通信系统能效较高。这意味着对于电池供电设备,系统的工作时间可以大大延长,或是同样发射功率限制下,覆盖范围比传统技术大得多
UWB的字面定义网络已经非常丰富在此不再赘述。建议你了解不同时代定位技术的代表对比,全面了解:
第一代:存在性、识别性技术,也可以称为早期零维定位。
主要采用无源RFID技术,如UHF超高频,好处是标签(终端)不需供电,成本低廉,可不需考虑回收流程,弊端是,识别距离最远也就10米左右,通常1~2米,且靠近金属及液体,识别距离要再打骨折。
第二代:粗略性范围识别,可携带传感信息。
主要采用有源技术,包括WIFI、BLE、Zigbee、Sub1G、Lora等等,已经实现初步的位置识别,通过RSSI,三点定位算法等,可达到米级定位精度,且标签(终端)有电池供电,可加入各种互动功能,如按键,屏幕显示,温湿度检测等等。
第三代:精准性定位及测距,主要代表即UWB
主要利用超宽带的技术特点,以超短脉冲信号优化信号干扰,功耗强,冲突大等问题,WEWILLS利用飞行时间算法,精度可达10cm。弊端是目前成本还未足够低,主要还是用在工业领域,如能源建设(电力、水利、火力等)、工业智能制造、公检司法的人员管控、隧道施工(地铁、高速隧道、矿场)等。UWB目前各厂家采用的技术方案都一致,最大的区别将在于流程服务及落地经验。
三代定位
UWB全称为Ultra Wide Band,无线超宽带脉冲技术。
这个定义理解起来不难,但建议你更多了解UWB具体是什么技术,因为了解清楚了,这样才真正能理解这个技术的特点及其价值。
UWB的主要特点是传输速率高、空间容量大、抗干扰能力强、功耗低,定位精度高等;已广泛应用在精确定位领域。
UWB应用场景示意
UWB定位可获得高精,WEWILLS总结出其得益于以下特点:
①抗多径能力强,定位精度高:带宽决定了信号在多径环境下的距离分辨能力(成正比关系)。UWB的带宽很宽,多径分辨能力强,能够分辨并剔除大部分多径干扰信号的影响,得到精度很高的定位结果。UWB可以在距离分辨能力上高于其他传统系统,复杂环境下其精度甚至可以达到Wi-Fi、蓝牙等传统系统的百倍以上已有人员定位系统精度低,需要提高精度
②时间戳精度高:超宽带脉冲信号的带宽在纳秒级,由定时来计算位置时,引入的误差通常小于几厘米。
频谱理解
③电磁兼容性强:UWB 的发射功率低,信号带宽宽,能够很好地隐蔽在其它类型信号和环境噪声之中,传统的接收机无法识别和接收,必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调,所以不会对其他通信业务造成干扰,同时也能够避免其他通信设备对其造成干扰。
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