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uwb超寬帶室內(nèi)定位芯片定位方式TOF/TDOA優(yōu)勢(shì)

2023-04-06 695

uwb超寬帶室內(nèi)定位芯片定位方式TOF/TDOA優(yōu)勢(shì),隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和成熟,各行各業(yè)對(duì)資產(chǎn)、材料、人員等室內(nèi)定位的要求也越來越高。UWB定位系統(tǒng)利用納秒到微秒的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)定位,其定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法與其他定位技術(shù)相比。

uwb超寬帶室內(nèi)定位芯片定位方式TOF/TDOA優(yōu)勢(shì)

室內(nèi)定位系統(tǒng)已成功將uwb超寬帶室內(nèi)定位芯片定位技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合,定位精度可高達(dá)10cm,實(shí)現(xiàn)了UWB定位系統(tǒng)在工業(yè)上的4.0、應(yīng)用于石化、電力能源、公安司法等領(lǐng)域。


一、UWB定位系統(tǒng)定位方式


1、TOF技術(shù)

飛行時(shí)間法(Timeofflight,TOF)它是一種雙向測(cè)距技術(shù),通過測(cè)量UWB信號(hào)在基站和標(biāo)簽之間的飛行時(shí)間來計(jì)算距離。其基本原理是基站將uwb超寬帶室內(nèi)定位芯片信號(hào)連續(xù)發(fā)送到被觀察對(duì)象(標(biāo)簽)上,標(biāo)簽收到信號(hào)后將UWB信號(hào)發(fā)送到基站。通過測(cè)量UWB信號(hào)飛行(往返)時(shí)間來獲得目標(biāo)距離。


2、TDOA技術(shù)

uwb超寬帶室內(nèi)定位芯片TDOA定位是雙曲線定位,需要在二維定位中使用四個(gè)定位基站。雙曲線可以通過測(cè)量標(biāo)簽到每?jī)蓚€(gè)基站之間的距離差來繪制,而標(biāo)簽坐標(biāo)可以通過曲線交點(diǎn)來確定。在實(shí)現(xiàn)這種方法的過程中,標(biāo)簽只需要廣播一次UWB信號(hào),有利于標(biāo)簽的功耗和并發(fā)數(shù)量。


二、UWB定位系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)


1)高精度10cm

uwb超寬帶室內(nèi)定位芯片系統(tǒng)采用寬帶窄脈沖通信技術(shù)(時(shí)間分辨率極高,降低定位誤差)、多源數(shù)據(jù)集成(有效提高定位系統(tǒng)的抗干擾能力)和時(shí)間序列信號(hào)處理技術(shù)(在強(qiáng)多徑復(fù)雜環(huán)境中提取一路徑信號(hào)),實(shí)現(xiàn)定位目標(biāo)的準(zhǔn)確定位。


2)無線同步

UWB定位系統(tǒng)采用無線同步技術(shù)。通過不斷與其他基站交換團(tuán)隊(duì)時(shí)鐘信息,每個(gè)基站終實(shí)現(xiàn)并保持整體時(shí)間協(xié)調(diào)。也就是說,UWB信號(hào)交互每隔一段時(shí)間,告訴其他基站現(xiàn)在在什么時(shí)候,然后調(diào)整自己的時(shí)間與其他基站保持一致。


無線同步取決于UWB的測(cè)量時(shí)間精度。時(shí)間精度越高,兩個(gè)uwb超寬帶室內(nèi)定位芯片基站之間的時(shí)間誤差越小,時(shí)間同步程度越高。無線同步的優(yōu)點(diǎn)是基站之間不需要有線連接,所以部署難度低,成本低。


3)工作時(shí)間短,設(shè)備功耗低

UWB定位系統(tǒng)使用間歇脈沖發(fā)送數(shù)據(jù),脈沖持續(xù)時(shí)間很短,一般在0.20ns~1.5ns之間,有空占空因數(shù),系統(tǒng)功耗可以很低,高速通信時(shí)系統(tǒng)功耗只有幾百μW~幾十mW。民用UWB設(shè)備的功率一般是傳統(tǒng)手機(jī)所需功率的1/100左右,是藍(lán)牙設(shè)備所需功率的1/20左右。因此,與傳統(tǒng)無線設(shè)備相比,UWB設(shè)備的電池壽命具有很大的優(yōu)勢(shì)。


4)干擾其他設(shè)備

由于uwb超寬帶室內(nèi)定位芯片脈沖極窄和頻帶極寬,其帶寬相當(dāng)于1000個(gè)電視頻道或3萬個(gè)FM廣播頻道,因此單位頻寬內(nèi)的功率密度相當(dāng)?shù)?。美國FCC嚴(yán)格限制UWB的發(fā)射功率,其功率密度甚至低于一般噪聲水平(例如,低于筆記本電腦的輻射)。因此,UWB對(duì)其他設(shè)備的影響很小。


5)1S內(nèi)可同時(shí)工作的標(biāo)簽多,容量高

UWB定位系統(tǒng)使用的帶寬超過1GHz,甚至高達(dá)幾個(gè)GHz,所以每個(gè)UWB信號(hào)的持續(xù)時(shí)間都很短。一般來說,我們可以將信號(hào)通信視為不同寬度的車輛,如自行車(UWB信號(hào))、汽車(窄帶信號(hào)),道路寬度必須(時(shí)間資源),車輛越窄,道路容納的車輛越多,如只有自行車在路上行駛,只有汽車在路上行駛,自行車容量將大大大于汽車。因此,uwb超寬帶室內(nèi)定位芯片定位系統(tǒng)容量大,可同時(shí)容納數(shù)百個(gè)定位標(biāo)簽。


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