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室内UWB定位技术的测距原理

发布日期:2022-03-08 浏览次数:36

UWB定位(Ultra Wideband)超宽带技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波,而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据,从而具有GHz量级的带宽。

UWB定位

UWB与传统的窄带系统相比有什么区别?


      超宽带系统与传统的窄带系统相比,具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此,超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航,且能提供十分精确的定位精度。


UWB的测距原理


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时刻发射请求性质的脉冲信号,模块B在Tb1时刻发射一个响应性质的信号,被模块A在自己的时间戳Tb2时刻接收。由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。S=Cx[(Tb2-Ta1)-(Tb1-Ta2)](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TTOT,接收端收到数据包和发出回应的时间间隔记为TTAT,那么数据包在空中单向飞行的时间TTOF可以计算为:TTOF=(TTOT-TTAT)/2


UWB的定位原理


      知道了UWB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,需要定位的人员或设备携带定位标签,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,通过一定的精确算法定出标签的位置。