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UWB室内定位的优势
人员定位 | 2019-01-21 15:56:04    阅读:4836   发布文章

近年来,随着无线定位技术的快速更新,基于移动定位的各种应用,如目标跟踪、环境监测、医疗保健、空间探索等,逐渐显示出发展的机遇。在现有的无线通信技术中,超宽带(ultra-wideband,UWB)信号具有传输速率高、功耗低、抗干扰能力强等优点。将其应用于无线定位系统时,具有其它定位技术在定位精度上无法比拟的优点,成为短距离无线定位的可靠选择。

无论是传统的GPS导航定位,还是近来兴起的 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee 等基于短距离的无线定位技术,在如何提高定位精度的问题上,国内外相关科研工作者针对不同的应用背景提出了多种不同的定位方法。在现有的 UWB 定位系统中,存在多种基于测距的定位方法。每种定位方法都对应着多种不同的解算定位的算法。如何提高定位精度以满足不同环境下的定位需求,一直是UWB无线定位技术的重点。

UWB室内定位

美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission,FCC)在2002年制定规范允许了民用UWB通信系统的使用,并把UWB信号定义为绝对带宽大于500 MHz或相对带宽大于20%的信号,频谱范围为3.1~10.6 GHz,最大发射功率不超过-41.3 dBm/MHz。目前UWB最典型的实现方式为使用占空比极低的脉冲作为信息载体的脉冲无线电(impulse radio,IR)。作为一项新兴技术,脉冲超宽带可满足室内定位高精度、低功耗和低复杂度的实现要求。

UWB室内定位的优势

(1)结构简单、实现成本低

较之传统的窄带信号收发信机在通信过程中以正弦载波为载体传递消息,需使用变频技术、功率放大技术及中频、射频电路,UWB的发射端可以使用脉冲直接激励天线,将信号发射出去,能够有效降低成本和实现设备小型化。

(2)设备功耗低

UWB 系统所发出的脉冲信号的持续时间很短,一般在0.20 ~1.5 ns,其脉冲占空比极小,因此所消耗的能量微乎其微,也降低了设备所产生的电磁辐射对人的影响。同时极低的功耗使得超宽带信号不易被拦截,提高了信号传输的安全性。

(3)抗干扰能力强

在超宽带系统中,系统发送的脉宽极窄的冲激脉冲占据了非常宽的带宽,使得 UWB 信号抗窄带干扰的能力很强。UWB系统采用冲激脉冲调制和跳时编码调制,克服了系统本身的相互干扰且具备了多址功能。

4)穿透能力强

实验证明,超宽带无线通信技术穿透树叶以及相当厚度的障碍物的能力非常强,对窄带系统的丛林通信模式也同样适用。因此,在室内和地下这样复杂的环境下,UWB技术能够保证正常的通信和精确的定位。

5)多径分辨能力强

UWB是利用极窄的脉冲进行信息传输的。由于其占空比低,在多径的情况下可以实现时间上的分离,能够充分利用发射信号的能量。

与其他定位技术的比较

现今,室内无线定位技术的研究主要集中在射频信号的基础上,同时结合无线网络技术,如ZigBee、Wi-Fi、蓝牙和射频识别(radio-frequency identification,RFID)等。不同室内定位技术之间的对比归纳于下表通过分析可以看出,几种室内定位系统各有利弊。超宽带信号与传统无线电信号有着根本的区别,这种新的信号形式,凭借自身的特性,应用在室内定位系统中,能够使系统在功耗、造价、精度、实时性、通信能力以及可扩充性能等方面得到大幅度提升,满足人们对室内定位的新要求。更多信息可查看云酷科技。

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