隨著普通用戶在地下停車場、商場、高鐵站、機場衛星定位不在精準的弱信號環境下定位需求的增長,基于藍牙、UWB技術的室內定位等技術紛紛進入市場,為不同行業的室內定位需求貢獻了諸多行之有效的位置服務方案。其中,UWB定位主要應用于室內高精度定位,用于在一定空間范圍內獲取人或物的位置信息。
簡單介紹下UWB高精度定位方案,UWB無線通信是一種不用載波,而采用時間間隔極短(小于1ns)的脈沖進行通信的方式,也稱做脈沖無線電(ImpulseRadio)、時域(TImeDomain)或無載波(CarrierFree)通信。具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統復雜度低、能提供精確定位精度等優點,在室內或者建筑物比較密集的場合可以獲得良好的定位效果,同時在進行測距、定位、跟蹤時也能達到更高的精度。因此,超寬帶技術可以應用于室內靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤與導航,且能提供十分精確的定位精度。
UWB定位采用的是TDOA定位算法,通過測量出不同基站與移動終端的傳輸時延差來進行定位。SKYLAB UWB高精度室內定位方案的定位原理就是通過在室內布置4個已知坐標的定位基站,需要定位的人員或者設備攜帶定位標簽,標簽按照一定的頻率發射脈沖,不斷和四個已知位置的基站進行測距,通過一定的算法精確的計算定位標簽的位置。目前UWB定位系統也可以提供3D定位功能,此定位系統采用TDOA和AOA兩種定位算法,已達到3D定位的效果。
UWB定位主要應用于室內高精度定位,用于在一定空間范圍內獲取人或物的位置信息。基于SKYLAB UWB技術的室內定位方案正在逐步滲透機場、展廳、 寫字樓、倉庫、地下停車、監獄、軍事訓練基地等需要使用準確的室內定位信息的應用,能夠實時了解關鍵物體(攜帶定位標簽的人員、設備)的位置,準確的記錄關鍵物體移動的行為軌跡,對設備點的定期巡檢,實時監控還能夠對危險區域進行告警,提醒訪客和其他非相關人員不要靠近危險區域。
相比其他無線定位技術,UWB超寬帶根據信號的定義及特點,UWB技術具有如下優勢:
(1)系統容量大,傳輸速度快
根據信道容限公式,系統的最大傳輸速率與系統帶寬成正比例關系。UWB通信的帶寬都在500MHz以上,其傳輸速率也達到1Gbps以上。而傳統的無線載波通信系統由于頻帶窄,要使傳輸速率達到100Mbps以上,必須采用多進制調制等方法,這樣對信噪比提出了很高的要求,同時也加大了系統構建的復雜性。
(2)發射功率低
UWB具有1GHz以上的頻帶寬度,極大的帶寬保證了較低的發射功率。在短距離無線通信應用中,發射機發射的UWB信號功率要低于1mW,這大大延長了電池壽命,保證了較長的系統工作時間,同時對人體的輻射危害也更小。
(3)多徑分辨率高
UWB信號采用持續時間很短的窄脈沖,具有較強的時間和空間分辨率,系統的多徑分辨率高,整個系統能夠充分利用發射信號的能量。此外,UWB信號具有良好的抗多徑性能,對于信道衰減不敏感,接收機通過分級便可以獲得很強的康衰減能力,在室內或者建筑物比較密集的場合可以獲得良好的定位效果,同時在進行測距、定位、跟蹤時也能達到更高的精度。
(4)系統保密性好
UWB發射功率低,僅在1mW以下。它可以把信號彌散在一個極寬的頻帶范圍內,對于一般的通信信號而言,UWB信號類似于白噪聲可以安全低隱藏起來;而UWB信號的功率譜密度要低于普通的環境噪聲,要將UWB信號從環境噪聲中甄別出來不是一件容易的事情,這很好地保證了UWB信號的安全性。
(5)穿透能力強
窄脈沖具有很強的穿透能力,可以幫助比如警察搜尋隔墻的逃犯,以及解救那些被圍困在建筑物里面的人們。
(6)定位精度高
UWB信號具有超寬頻帶的特性,使得UWB系統的距離分辨精度是其他系統的成千上百倍。UWB信號的距離分辨能力可達到厘米級,這是其它窄帶系統望塵莫及的。
依賴于上述這些優點,UWB信號可以輕松穿透常見障礙物的阻隔,并能準確測距定位,因此可以用來構建具有較強通信和測距定位功能的無線定位系統,廣泛應用于消防、智能化工廠、機場安檢、軍事訓練等領域。UWB定位主要應用于室內高精度定位,用于在一定空間范圍內獲取人或物的位置信息,同時應用于各個領域的室內精確定位和導航,能夠滿足隧道、監獄、化工、工廠、煤礦、工地、電廠、養老、展館、整車、機房、機場等高精度室內定位需求。