SKYLAB厘米級UWB超寬帶定位系統(tǒng)架構(gòu)及功能

SKYLAB參展的2018慕尼黑上海電子展已經(jīng)圓滿閉幕，有不少工程師在E4館的SKYLAB展位上體驗了一把厘米級UWB室內(nèi)定位，不但能夠?qū)崟r了解關(guān)鍵物體（攜帶定位標(biāo)簽的人員、設(shè)備）的位置，準(zhǔn)確的記錄關(guān)鍵物體移動的行為軌跡，對設(shè)備點的定期巡檢，實時監(jiān)控還能夠?qū)ξｋU區(qū)域進行告警，提醒訪客和其他非相關(guān)人員不要靠近危險區(qū)域。本篇SKYLAB君就來詳細(xì)為大家介紹一下SKYLAB厘米級UWB超寬帶定位方案的系統(tǒng)架構(gòu)及功能。

展會現(xiàn)場演示UWB超寬帶定位

UWB超寬帶定位概述

UWB（Ultra Wide Band ）即超寬帶技術(shù)，它是一種無載波通信技術(shù)，利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。傳統(tǒng)的定位技術(shù)是根據(jù)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(shù)，具備極強的抗干擾能力，使定位誤差減小。

UWB超寬帶定位主要設(shè)備和組件

UWB定位系統(tǒng)框圖

UWB定位系統(tǒng)大致分為位置感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和定位應(yīng)用層，主要包括：UWB定位基站、UWB定位標(biāo)簽、UWB模塊、軟件接口等。

UWB定位基站

UWB基站

定位基站（定位傳感器）可以通過到達時間差（TDOA）測量技術(shù)，來確定標(biāo)簽的位置，并將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)控制器及定位引擎軟件，定位精度達到厘米級。

UWB定位標(biāo)簽

UWB標(biāo)簽

定位標(biāo)簽為有源標(biāo)簽，能做成不同的形態(tài)固定在物體、車輛或佩戴在人員身上使用，在不同應(yīng)用環(huán)境下?lián)碛卸嘧冃?。它的定位精度最高可達到5-10cm，標(biāo)簽發(fā)出的UWB脈沖信號，通過定位基站（定位傳感器）接收和傳輸。每一個標(biāo)簽都有唯一的ID號，可通過這個ID號將定位的物體聯(lián)系起來，使定位基站（定位傳感器）通過標(biāo)簽找到實際定位的位置。標(biāo)簽傳輸信號持續(xù)時間很短，能夠允許成百上千的標(biāo)簽同時定位。

UWB模塊（SKU603）

UWB模塊（SKU603）

UWB模塊SKU603集成了DecaWave的DW1000超寬帶UWB收發(fā)器IC和GD32F130G8U6 MCU。 該模塊將天線，所有RF電路，電源管理和時鐘電路集成在一個模塊中。為了節(jié)省模塊處于靜態(tài)時的模塊功耗，該模塊集成了一個三軸線性加速度計。它可用于雙向測距或TDOA定位系統(tǒng)，以將資產(chǎn)定位到10厘米的精度，并支持高達6.8 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。

軟件接口

軟件接口

全局位置顯示，歷史軌跡，電子圍欄，并提供位置信息對接客戶應(yīng)用服務(wù)器，具體協(xié)議雙方協(xié)商；

UWB超寬帶定位流程

（1）每個定位標(biāo)簽以UWB脈沖重復(fù)不間斷發(fā)送數(shù)據(jù)幀；

（2）定位標(biāo)簽發(fā)送的UWB脈沖串被定位基站接收；

（3）每個定位基站利用高敏度的短脈沖偵測器測量每個定位標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀到達接收器天線的時間；

（4）定位引擎參考標(biāo)簽發(fā)送過來的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，確定標(biāo)簽達到不同定位基站之間的時間差，并利用三點定位技術(shù)及優(yōu)化算法來計算標(biāo)簽位置。

（5）采用多基站定位多采用TDOA（Time difference of Arrival）算法。

厘米級UWB超寬帶定位具體應(yīng)用：

實時位置系統(tǒng)

人員定位

資產(chǎn)定位

智能機器人

無人機

除草機

更多厘米級UWB超寬帶定位方案、UWB模塊選型應(yīng)用可直接訪問SKYLAB網(wǎng)站或阿里店鋪。