uwb定位技術優(yōu)劣勢有哪些_uwb定位技術的應用

　　UWB定位技術原理介紹

　　UWB定位算法：

　　目前無線定位技術是指，即定位算法目前最常用的用來判定移動用戶位置的測量方法和計算方法主要有：時差定位技術、信號到達角度測量（ AON）技術、到達時間定位（TOA）和到達時間差定位（TDON）等。其中，TDO1技術是目前最為流行的一種方案，除了用于CSM 系統(tǒng)，在其他諸如AMPS 和CDMA 系統(tǒng)中也廣泛應用，UJWB 定位采用的也是這種技術。目前UWB 定位系統(tǒng)也可以提供3D 定位功能，此定位系統(tǒng)采用TDOA 和NOA 兩種定位算法，已達到3D） 定位的效果

　　系統(tǒng)構成：

　　接下來以UJWB 精確定位系統(tǒng)為例介紹：

　　Ubisense UJWB 精確定位系統(tǒng)包含三個組成部分： 傳感器sensor、有源定位標簽tag 和定位平臺iTocateTRM，在該系統(tǒng)中，定位標簽tag利用uwb 脈沖信號發(fā)射出位置信息給傳感器sensor，傳感器接受到信號后采用TDOA 和OA 定位算法對標簽位置進行分析，最終通過有線以太網(wǎng)傳輸?shù)絠Tocate 服務器。iTocateT-MJWB 定位單元可以實現(xiàn)無縫蜂窩連接，將定位空間無限擴展，定位標簽可以在各個單元自由行走，通過定位平臺軟件分析，將定位目標真實地以虛擬動態(tài)三維效果顯示出來。該系統(tǒng)在傳統(tǒng)的應用環(huán)境中穩(wěn)定達到15cm 的3D 定位精度。

　　uwb定位技術的優(yōu)劣勢

　　優(yōu)勢：

　?。?）傳輸速率高

　　理論上，一個寬度趨于0的脈沖具有無限的帶寬，因此，UWB即使把發(fā)送信號功率譜密度控制得很低，仍可實現(xiàn)高達100Mbit／s-500Mbit／s的傳輸速率。在民用方面，UWB脈沖寬度一般為納秒級。如果一個脈沖代表一個數(shù)位，那么，理論上UWB可達1 Gbit／s的速率，這樣在實際中實現(xiàn)100Mbit／s以上的速率是完全可能的。

　?。?）范圍覆蓋廣

　　UWB屬于中短距離范圍內的通訊技術，非常適合構建室內環(huán)境的實時定位系統(tǒng)。根據(jù)最近的發(fā)展，目前的單個傳感器定位單元的覆蓋面積達到400平方米，傳感器網(wǎng)絡的信號發(fā)射節(jié)點跟信號接收節(jié)點之間的最大距離達到60米?？梢詫崿F(xiàn)多個定位單元（CelD）聯(lián)合工作，按需擴大覆蓋面積。

　?。?）實時性好

　　相對于其他定位技術，UWB定位一個很大的優(yōu)勢就是它具有較好的實時性。下面的表格給出了目前無線定位領域各種定位技術的實時響應頻率。

　?。?）穿透力強

　　uwb信號具有非常強的穿透力。uwb信號能穿透樹葉、土地、混凝土、水體等介質，因此軍事上uwb雷達可用來探測地雷，民用上可以查找地下金屬管道探測高速公路地基等。

　?。?）傳輸能力強

　　民用商品中，一般要求UWB3信號的傳輸范圍為10m以內，再根據(jù)經(jīng)過修改的信道容量公式，其傳輸速率可達500Mhit/s，是實現(xiàn)個人通信和無線局域網(wǎng)的一種理想調制技術，uwb以非常寬的頻率帶寬來換取高速的數(shù)據(jù)傳輸，并且不單獨占用現(xiàn)在已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源，而是共享其他無線技術使用的頻帶，在軍事應用中，可以利用巨大的擴頻增益來實現(xiàn)遠距離低截獲率、低檢測率、高安全性和高速的數(shù)據(jù)傳

　?。?）發(fā)射功率小

　　uwb系統(tǒng)使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時間很短，一般在0.20ms~l.5ns之間，有很低的占空因數(shù)，系統(tǒng)耗電可以做到很低，在高速通信時系統(tǒng)的耗電量僅為幾百uW~幾十mW.民用的uwb設備功率一般是傳統(tǒng)移動電話所需功率的1/100左右，是藍牙設備所需功率的1/20左右軍用的uwb電臺耗電也很低因此，uwb設備在電池壽命和電磁輻射上，相對于傳統(tǒng)無線設備有著很大的優(yōu)越性。

　　劣勢：

　　UWB通信也存在不足，主要問題是UWB系統(tǒng)占用的帶寬很高，UWB系統(tǒng)可能會干擾現(xiàn)有其他無線通信系統(tǒng)，因此。UWB系統(tǒng)的頻率許可問題一直在爭論之中；另外，還有學者認為，盡管UWB系統(tǒng)發(fā)射的平均功率很低，但是，由于其脈沖持續(xù)時間很短，瞬時功率峰值可能會很大，這甚至會影響到民航等許多系統(tǒng)的正常工作。盡管如此，學術界的種種爭論并不影響UWB的開發(fā)和應用。

　　uwb定位技術的應用場景

　　1、工業(yè)倉庫

　　在工廠中，UWB定位系統(tǒng)可以幫助傳統(tǒng)工廠實現(xiàn)數(shù)字化管理，可實時查看員工位置、在崗時間、離崗時間、移動軌跡，提高崗位巡查效率。通過后臺對倉儲貨物位置的監(jiān)管，可查看物品位置、所屬倉庫等數(shù)據(jù)，防止物資設備的丟失。

　　2、養(yǎng)老院

　　在養(yǎng)老院，通過給老人佩戴智能手環(huán)或胸牌，不僅能夠實時查看老人位置，還能夠通過設置電子圍欄來圈定安全活動范圍，一旦老人走出安全區(qū)域，系統(tǒng)就會及時預警，通知管理人員前往查看，避免老人走失。

　　因為護工人員不可能24小時陪在每一個老人身邊，難免會有疏漏，所以可以將一鍵報警功能集成在手環(huán)或胸牌之中，一旦老人遇到危急情況，按下按鈕就能夠通知護工人員及時予以救助，避免危及老人生命健康安全。

　　3、司法監(jiān)獄

　　監(jiān)獄安全管理一直是備受關注的問題，通過UWB定位技術如何杜絕監(jiān)獄犯人管理漏洞、降低監(jiān)管執(zhí)法風險呢？

　　在監(jiān)獄，通過UWB定位系統(tǒng)，將定位標簽集成至犯人定位腕帶中，能夠對服刑犯人進行實時監(jiān)控。包括：實時掌握人員的實時位置、人數(shù)清點、犯人腕帶防拆報警、電子圍欄、聚眾分析、行動軌跡跟蹤、回放、攝像聯(lián)動警報等，能夠很大程度的降低監(jiān)管執(zhí)法的風險，防止意外事故的發(fā)生。

　　4、展廳

　　在會展、展廳內，UWB定位系統(tǒng)可實現(xiàn)智能化導覽服務，一方面可以實時導引觀眾前往想去的展位，另外也可以對觀眾的位置數(shù)據(jù)進行精準統(tǒng)計，查看參展客戶及工作人員在展廳內的觀覽軌跡、停留時間等，實現(xiàn)辦展效果精準分析。讓展方了解參展人員感興趣產(chǎn)品，為后期提升展會質量工作提供明確方向。

　　5、隧道

　　在隧道施工現(xiàn)場，通過部署UWB定位系統(tǒng)，將定位標簽集成至員工胸卡、安全帽等穿戴設備內，可以提供的集風險管控、人員管理、實時顯示、應急救援等功能能夠準確定位工人位置，保障工人施工安全、施工質量、施工進度。

　　6、機場

　　在機場內，UWB定位系統(tǒng)可以通過移動設備給旅客提供導航路徑，旅客可輕松找到候機區(qū)域、登機口、行李領取處等等，避免錯過航班。

　　對于機場管理方面：通過UWB定位分析不同區(qū)域旅客人員密度信息，能夠加快測量排隊進度，精簡乘客流量、減少整個機場擁堵的發(fā)生。另外，可以針對登機口變更和起飛延遲情況發(fā)送實時通知，以及向附近乘客發(fā)送促銷宣傳信息等。

　　如果機場方在檢查行李時，無法確定物品可疑性，可以在物品上貼上定位標簽，利用室內定位技術進行跟蹤，只要系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)該物品進入了不該進入的區(qū)域，立刻報警。

　　uwb定位系統(tǒng)前景展望

　　前面分析可知uwb定位系統(tǒng)無論在定位精度、傳輸能力穿透力實時性等方面與其他的無線定位技術相比都有明顯優(yōu)勢，能夠滿足未來無線定位的要求可以預見uwb技術將來一定會在無線定位領域得到廣泛應用。但目前超寬帶技術正處于發(fā)展初級階段，精確定位技術的商業(yè)化正在進行之中，定位算法還有待改進，相關芯片還很少，市場推動力不足等因素，阻礙著uwb定位技術的推廣和應用。