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[分享] UWB超宽带定位原理与应用

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一粒金砂(高级)

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发表于 2020-6-25 21:39 | 显示全部楼层 |阅读模式

        去年09月,苹果新产品发布会,iPhone11全部搭载UWB超宽带芯片的消息让UWB再次走进公众视野,那么,UWB到底是一种什么样的技术,又能给我们的生活带来什么变化呢?

      UWB最初是作为一种通信技术出现的,目的用于短距离、宽带无线通信,与WIFI、蓝牙、Zigbee等等处于同等地位。

与WIFI、蓝牙等传统的窄带通信不同,UWB的超带宽可以让它****极窄、极尖的脉冲,如此,两个靠的很近的脉冲就可以分辨出来。这就意味着距离分辨力可以做到很高,赋予了UWB测距的先天优势。

      UWB的脉冲宽度可以做到1ns以内,光、无线电在这个时间走过的距离是30厘米,通过对脉冲的进一步细分,比如分成3份这个难度并不高,就可以轻松获得10厘米的距离分辨力。由于光速极其稳定不受任何外界影响,UWB测距天生就是稳定的。

在物理上,带宽与脉冲宽度是成反比的,窄带通信无法产生窄脉冲。因此,WiFi、蓝牙等各种窄带通信技术只能通过测量信号强度、到达角度等办法,变通进行测距。会受到电源电压、环境、天线工艺、测距距离等影响,因此测距精度无法做得很高且很不稳定。

     UWB测距,就是在通信过程中测量数据包到达前沿的时间来实现的,而测距是定位的基础,由于UWB超宽带测距的高精度及稳定性,UWB定位在定位领域的应用逐渐成为主流。

UWB定位第一步:测距

测距采用双向飞行时间法TW-TOF,two way-time of flight

简单说,就是测量两点之间来回的无线电飞行时间,此即双向飞行时间,双向飞行时间x光速,就是****与接收之间的双向飞行距离,此距离除2,就是单向距离。

UWB定位第二步:定位

测出物体(标签)与几个已知位置的基准点(****)的距离(TOA)或者距离差(TDOA)之后,就可以算出标签的位置。

UWB应用场景

随着大数据、IT、AI技术的发展,以无人机、无人车、机器人为代表的自动化装备的智能化水平得到突飞猛进的发展,物联网技术的发展,更是实现了万物互联。

但是,由于位置信息,尤其是高精度位置信息的缺失,众多高级智能装备即不能自动抓取、更不敢放下目标,自动化基本上无法动弹;由于没有位置信息加持,整个社会的运行都需要付出一笔额外的人工位置识别、传输、处理代价;由于没有位置,物联网也只能是摸黑互联、纸上互联。

      UWB技术的出现,基础的高精度定位位置信息的加入、绑定,使得人、物、信息的流动、决策、处理可以基于空间、位置进行,人类武装到牙齿的现代信息处理技术效能将得到更加充分的释放,必将大大提高整个社会的运作效率,从而带来一场效率革命。

1.智慧工厂:针对人员、物品或设备在移动状态下的业务需求,对生产过程进行实时管理和信息反馈,为工厂内的管理及作业的信息化和规范化提供实时位置数据支撑,提升制造业的智能化水平。

2.智慧工地:围绕建筑工地现场的“人、机、料、法、环”五大要素,采用先进的实时定位技术,在提高施工现场管理水平的同时,为项目相关各方构建一个沟通协调、信息共享的平台。

3.国家电力工程:利用高精度定位技术和三维可视化技术,实现对生产区域工作人员、访客、车辆等的自动、实时定位和监控,结合门禁系统、视频监控系统、报警系统,提升企业安全生产水平。

4.司法监狱:利用高精度实时定位技术解放警力、提高工作效率,弥补监管漏洞、降低监管执法风险,进而实现事前预防、事中管控、事后查证等。

5.隧道管廊:建立一套人员定位管理系统,结合现有门禁系统,实现对隧道/管廊内人员进行定位显示、紧急事件报警、人员撤退指挥等。

6.铁路交通:通过获取检修人员的行进路线和位置数据,系统自动推送相关作业指导信息,判断是否满足检修规范,提高车辆检修管理信息化水平和工作效率,提升检修质量,保障运行安全。

7.大型商超、机场、酒店、博物馆、会展中心等:在应急救援、消防、安全执法等方面发挥重要作用,紧急情况下,为救援提供强有力的技术支持,更好地保障救援人员和受困人员的安全,让救援变得更加有效。"

此帖出自RF/无线论坛


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管理员

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发表于 2020-6-26 07:20 | 显示全部楼层

涨姿势了,一直都是听着蓝牙,wifi,5G,,对这个UWB还真的没怎么听过,谢谢分享

玩板看这里:

http://bbs.eeworld.com.cn/elecplay.html

EEWorld测评频道众多好板等你来玩,还可以来频道许愿树许愿说说你想要玩的板子,我们都在努力为大家实现!



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版主

Rank: 6Rank: 6

发表于 2020-6-27 22:39 | 显示全部楼层

UWB技术看起来很厉害,测距精度应该很准,很适合物联网



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纯净的硅(中级)

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发表于 2020-6-30 10:39 | 显示全部楼层

以后的发展趋势



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