UWB超宽带定位测距定位原理
2021年10月22日
UWB超宽带定位测距定位原理
UWB是一种无线载波通信技术，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，工作频段在3.25GHZ~6.75GHZ，频宽典型值为500MHZ或者1GHZ，所以可以获取亚纳米的精确时间（1ns约等于30cm）。
UWB室内定位信号的时域波形不同于传统的无线射频信号有固定频率的载波，UWB在不发送数据时是完全静态的，要发送数据时才发送宽度很窄（如1ns）的脉冲信号。该窄脉冲在频域上很宽，所以叫超宽带。因为UWB时域信号脉冲较窄，所以在时间、空间上有较大分辨力，比较容易抵抗室内信号传输常见的多径效应（信号因为反射造成的多路径传播）的影响，因此测距和定位精度较高。
UWB的定位测距：
双向飞行时间法（TW-TOF，two way-time of flight）每个模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳 。模块A的发射机在其时间戳上的Ta1发射请求性质的脉冲信号，模块B在Tb2时刻发射一个响应性质的信号，被模块A在自己的时间戳Ta2时刻接收。有次可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间，从而确定飞行距离S=Cx[(Ta2-Ta1)-(Tb2-Tb1)](C为光速)。
TOF测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机（Transceiver）之间飞行时间来测量节点间的距离。因为在视距视线环境下，基于TOF测距方法是随距离呈线性关系，所以结果会更加精准。我们将发送端发出的数据包和接收回应的时间间记为TOT，接收端收到数据包和发出回应的时间间隔记为TAT，那么数据包在空中单向飞行的时间TOF可以计算为TOT-T
然后根据TTOF与电磁波传播速度的成绩便可计算出两点间的距离D=CxTTOFTOF测距方法和两个关键侧约束：1、发送设备和接收设备必须始终同步2、接收设备提供信号的传输时间的长短为了实现始终同步，TOF测距方法采用了始终偏移量啦解决始终同步问题，单由于TOF测距方法的时间以来与本地的远程几点，侧距精度容易受两端节点中的始终偏移量的影响。为了减少此类错误的影响，这里采用反向测量方法，即远程节点发送数据包，本地节点接收数据包，并自动响应。通过平均正向和反向多次测量的平均值，减少对任何始终偏移量的影响，从而减少测距误差。
UWB的定位原理:
知道了UWB定位系统的测距原理，再来了解UWB的室内定位原理就很容易了。UWB的室内定位功能和卫星原理很相似，就是通过室内布置4个已知坐标的定位基站，需要定位的人员定位设备携带定位标签，标签按照一定的频率发傻脉冲，不断和4个已知位置的基站进行测距，通过一定的算法定出标签的位置！
遮挡主要指室内定位UWB基站和定位标签之间存在障碍物，阻碍了信号直接被互相接收，从而影响定位。
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