超高精度定位系统中的UWB是什么
很多朋友可能经常在定位领域看到UWB超高精度定位系统,很好奇UWB究竟是什么?今天这篇文章就来科普一下UWB。
UWB也就是超宽带,英文Ultra Wide Band的缩写,UWB技术是一种无线载波通信技术,它不采用正弦载波,而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的频谱范围很宽。
首先需要说明的是UWB依然属于无线电波的一种,很多文章中拿UWB对比蓝牙、zigbee等,好像他们有本质的不同,其实本质上他们都是一模一样的东西,都是不同频段的无线电波技术。包括大家在UWB中经常听到的脉冲的概念,蓝牙、RFID也是脉冲。
何为脉冲?脉冲就是电流、电压或某些其他物理量的瞬态改变,在无线电波领域,也就是瞬时改变的信号,就是现代电子领域内的数字信号。所有的无线电技术都是以脉冲的形式向外发射信号,只不过载波不同,常见的无线电技术是正弦波,UWB是非正弦波。
那么回到UWB上来,为什么同样的数字信号脉冲,UWB可以做到超高精度的定位,而其他技术不可以呢?这就是UWB有别于其他无线技术的点了。他基本上有三个优势:较大的带宽、较高的时间分辨率、较强的抗多径效应能力。具有这三个优势的原因在于,UWB的频率更高,无线电波更短,宽带够高,能够传输够多的数据,传播速度够快,能够容错更大能够抵抗更多的干扰。
在某种意义上来说,UWB更像是激光,而不是无线电波。激光就是用高能量光束,经过特定材料激发之后产生的几乎平行发射的光,而UWB可以类比为高能量几乎平行发射的无线电波。
既然是无线电波,波粒二象的特征也是存在的。无线电波的反射、干射、衍射、绕射等都会存在,但是由于他的高宽带、高能量,使得UWB可以抵抗外界常规的干扰。
所以UWB一开始的应用就是取代激光测距的,后来由于他的高宽带,使得UWB在通讯中也大有可为,直到仅几年,人们才发现他是室内定位的最终解决方案。
UWB一对一的情况下,在视距中,几乎可以不偏差地测量距离,在多个UWB的配合下几乎可以做到非常精确的定位效果。常见的定位测距算法有TWR、TDOA、DOA等,可以做到二维以及三维的定位。
但是UWB也不是没有缺点,他最大的缺点就是功耗,如果使用UWB,就必须考虑电池供应以及常规的充电装置。
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