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uwb定位技術的原理及定位方法

發布時間 :

2021-08-09

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uwb定位技術即超寬帶技術,它是一種無載波通信技術,利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據,因此其所占的頻譜范圍很寬。傳統的定位技術是根據信號強弱來判別物體位置,信號強弱受外界 影響較大,因此定位出的物體位置與實際位置的誤差也較大,定位精度不高,而 uwb 定位采用了寬帶脈沖通訊技術,具備極強的抗干擾能力,使定位誤差減小。uwb定位技術的出現填補了高精度定位領域的空白,它具有對信道衰落不敏感、發射信號功率譜密度低、低截獲能力、系統復雜度低、能提供厘米級的定 位精度等優點。

定位技術.png

目前,uwb定位常用的定位方法主要三種,通過到達時間差定位法TDOA、飛行時間測距法TOF、到達角度定位法AOA,前面兩種一般可以單獨使用,后面的AOA一般是和TOF或者TDOA進行融合定位。

TDOA定位

TDOA是基于到達時間差定位,系統中需要有精確時間同步功能。

時間同步有兩種,一種是通過有線做時間同步,有線時間同步可以控制在0.1ns以內,同步精度非常高,但由于采用中心網絡的方式,要么采用級聯的方式,但增加了網絡維護的復雜度,也增加了施工的復雜度,成本升高。并且,系統中還有一個專用的有線時間同步器,價格昂貴;另一種是通過無線做時間同步,采用無線同步一般可以達到0.25ns,精度稍遜于有線時間同步,但其系統相對來說更為簡單,定位基站只需要供電,數據回傳可以采用WIFI的方式,有效降低了成本。

基站時間同步之后,標簽發送一個廣播報文,基站收到之后,標記接收到此報文的時間戳,將內容發送到計算服務器,計算服務器更加其他基站的定位報文的時間戳,計算出被定位目標的位置。

tdoa.png

TOF定位

TOF定位是基于測距的方式,標簽和每個需要定位的基站發起測距,測距完成后進行位置計算。

零維模式下,只需要和一個基站測距即可;一維模式下,至少需要和一個基站測距;二維模式下,至少要和三個或以上基站測距,特殊模式下可以和兩個基站測距;三維需要和四個基站進行測距。

tof.png

AOA定位

AOA定位一般是基于相位差的方式計算出到達角度,一般不單獨使用,由于AOA涉及到角度分辨率的問題,若單AOA定位,若離基站越遠,定位精度就越差。AOA可以配合TOF測距時下定位,此模式下,單基站就可以完成定位。

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