超宽带定位算法的仿真与分析
UWB超宽带定位原理及系统架构介绍
UWB超宽带定位原理及系统架构介绍一、UWB超宽带定位原理该技术采用TDOA（到达时间差原理），利用UWB超宽带定位技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差，从而得出定位标签相对于四组定位基站的距离差。
使用TDOA技术不需要定位标签与定位基站之间进行往复通信，只需要定位标签只发射或只接收UWB信号，故能做到更高的定位动态和定位容量。
恒高科技四维定位系统产品即使用UWB-TDOA技术实现了高精度、高动态、高容量、低功耗的定位系统。
二、UWB超宽带定位系统架构恒高科技UWB-TDOA定位系统产品由感知层、传输层、服务层、网络层、应用层组成。
系统架构示意图感知层由定位基站、通信基站、通信定位基站共3类定位基站和定位标签组成，通过定位基站与定位标签的UWB超宽带定位信道实现对定位标签的定位，通过通信基站与定位标签的Zigbee通信信道实现定位基站对定位标签的参数配置、定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据。
定位基站通过Zigbee通信信道与通信基站、通信定位基站实现参数配置、状态回传、上下行数据。
传输层分为无线传输网和有线传输网，无线传输网通过WIFI信道为定位基站提供数据传输链路，有线传输网通过有线以太网方式为定位基站提供数据传输链路，并且有线传输网还为无线传输网提供数据传输链路。
服务层由UWB超宽带定位引擎软件、UWB超宽带定位系统管理软件、对内和对外接口软件组成，这些软件部署在系统服务层服务器。
UWB超宽带定位引擎软件实现定位数据的解算，得到定位标签的坐标；UWB 超宽带定位系统管理软件实现定位网、通信网、无线传输网的管理及维护功能，并作为应用层到感知层的数据交换桥梁。
网络层分为互联网和局域网，局域网由用户方部署。
应用层包括系统应用软件和应用层对外接口软件，系统应用软件实现定位显示、轨迹回放等基础功能及应用定位数据的电子围栏、巡检、过程管理、考勤分析等拓展功能；应用层对外接口软件提供接口以便集成商或其他用户使用本系统的数据。
UWB超宽带无线定位系统研究与设计
2020年第08期86UWB 超宽带无线定位系统研究与设计陶 凯华北电力大学，北京 102206摘要：文章以高精度定位需求为出发点，结合泛在电力物联网建设思想，采用 DecaWave 公司的 DW1000作为UWB（ Ultra -Wide Band，超宽带） 无线收发器，ST 公司的 STM32单片机作为定位系统的核心控制器，设计了UWB 定位系统基站标签一体化的硬件平台。
该平台可应用于电厂连续堆取料的斗轮机等高效装卸机械作业中，实现电厂堆取料作业的自动化。
在软件算法实现上，采用双向测距的机制准确估计基站（anchor）与标签（tag）之间的距离，通过下位机的硬件模块将测距信息发送给上位机进行处理。
上位机软件根据飞行时间（TOA -Time of Flight）定位算法计算标签与基站的距离，利用多个距离数据可计算出目标标签在三维空间中的坐标值。
此外，在坐标运算过程中采用改进的泰勒算法进行误差消除，从而完成高精度室内定位系统的设计与实现。
关键词：无线定位；UWB；飞行时间；定位系统；双向测距中图分类号：TN925.930 引言在巨大的市场需求的驱动作用下，建立室内实时定位系统（Real Time Location Systems，RTLS）［1］成为目前研究的焦点。
在定位系统的研究与设计中，UWB（Ultra -wideband，超宽带）技术已经在无线通信领域应用得极为广泛［2］。
相比于其他的传统无线信号，超宽带技术信号拥有更大的带宽，其频率范围在3.1 GHz~10.6 GHz ［3］。
同时，超宽带技术信号具有非常低的功率谱密度、高的时间分辨率［4］和良好的抗多径能力［5］。
因此，采用 UWB 技术的室内定位系统具有很高的实用价值。
在UWB 定位系统中，无线收发数据的芯片主要使用的是来自著名公司DecaWave 的产品——DW1000（超宽带无线收发芯片），该芯片根据基站与标签之间无线信号在空气中传播的时间（即飞行时间）来计算出该组物体之间的间隔距离，使用的测距算法为双边双向测距算法（dual -Sided Two -wayrange，DS -TWR）。
超宽带定位应用系统及算法改进
摘
要 ：ＵＷＢ 超宽带） （ 技术 由于具有低 功耗 ， 大带宽等特点非 常适合 于无线 测距定 位应用 。针 对智能交 通系统 中的
车辆定位特 点提 出了一种理想应用环境 中只需两个参考节点 的二维车辆 定位 系统 ， 并针对 该系统在非 理想情 况下精
Ｗ ａ ｇ Ｙｅ ｉ Ｉ ｎ ｈ ａ Ｘｕ Ｙｏ ｇ Ｈｅ Ｐ ｎ ｆｉ ｎ ｑ ｕ Ｙｉ ｇ ｕ ｖ ｎ ｅ ｇ ｅ （ ｃ ｏ ｌ ｆ ｅｅ ｏ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｌｃ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎ ＆ Ｎｅｗｏ ｋ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｅ ｉｇ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｆ Ｔ ｎｃ ｉ ａｏ ｔ ｒ ｃ ｎ ｌｇ ．Ｂ ｉｎ ｉ ｓ ｙ ｏ ｊ ｅ ｔ
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第７１ ２年１ ０ １ ３ 第期 ０ 月 卷 １
超 宽 带定 位 应 用 系统 及 算 法 改进
王野秋 吕英华 徐 勇 贺鹏 飞
Ｐ ｓｓａ ｄＴ ｌｃｍｍｕ ｉ ｔ ｎ ，Ｂ ｉｎ ０ ８ ６ ｏ ｔ ｎ ｅｅｏ ｎｃ ｉ ｓ ｅ ｉｇ１ ０ ７ ） ａｏ ｊ
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超宽带无线跳频DPD仿真和实验
第45卷总第493期超宽带无线跳频DPD仿真和实验张欣（中国电子科技集团公司第七研究所，广东广州510310）【摘要】跳频DPD的目的是提高末级功放效率，减少功放的无效热耗，从而减小跳频设备的功耗、体积和重量。
DPD对功放的算法优化需要一定计算时间，跳频DPD的实现难点为需要实时跟踪工作频点的快速变化。
本文通过将无线超宽带系统的工作频段划分为许多小频段，各个频段相对带宽大致为工作频点的1%左右。
经仿真和实验验证了将某个频点训练得到的DPD系数应用到相邻频段，射频相关指标恶化不明显，从而解决了在跳频DPD中需要实时跟踪频点变化的难点。
【关键词】跳频；超宽带；数字预失真；非线性系统；功放doi:10.3969/j.issn.l006-1010.2021.03.016中图分类号：TN929.5文献标志码：A文章编号：1006-1010（2021）03-0077-0551用格式：张欣.趨宽带无线跳频DPD仿真和实验J].移动通信,2021,45⑶：77-81.OSID：扫描二维码与作者交流Simulation and Experiment of W ireless Frequency Hopping DPD in UWB SystemZHANG Xin(The7th Research Institute of C hina Electronics Technology Group Corporation,Guangzhou510310,China)[Abstract]The purpose of frequency hopping(FH)DPD is to improve the efficiency of final power amplifier and reduce the invalid heat consumption of power amplifier,thereby reducing the power consumption,volume and weight of frequencyhopping equipment.Since DPD needs a certain amount of computing time to optimize the algorithm of power amplifier,the difficulty of implementing FH DPD is to track the rapid change of working frequency in real time.In this paper,the working band of wireless UWB system is divided into many small bands,and the relative bandwidth of eachband is about1%of the working frequency.The simulation and experiment results show that the DPD coefficientsobtained by training a certain frequency point can be applied to adjacent bands and the degradations of radio frequencyperformance metrics are not obvious.This solves the difficulty of real-time tracking frequency changes in FH DPD. [Keywords]frequency hopping;ultra wide band;digital predistortion;nonlinear system;amplifiero前言对于定频无线通信系统，一般采用DPD（Digital Predistortion,数字预失真）或APD（Analog Pre-distortion,模拟预失真）与Doherty功放相结合的方式实现高效射频发射机，天线口的信号ACLR（Adjacent Channel Leakage Ratio,邻道泄漏比）改善程度可达到20dB以上。
超宽带定位原理
超宽带定位原理
超宽带定位是一种通过利用超宽带信号来确定物体位置的技术。
超宽带技术是指信号带宽非常大的一种通信技术，其带宽可以覆盖几百兆赫兹至几千兆赫兹范围。
这种宽带信号在空间中传播时，会受到物体的反射、散射和衰减等影响，从而形成一组复杂的信号特征。
超宽带定位系统通常由至少三个超宽带发射器和一个接收器组成。
发射器会发射一系列的超宽带信号，而接收器则用于接收并分析这些信号。
在定位过程中，发射器会依次发射信号，并记录下每个信号的发射时间。
接收器会接收到这些信号，并测量信号的到达时间。
通过测量不同发射器的信号到达时间差，可以计算出物体与各个发射器之间的距离。
当物体的位置发生变化时，传播路径上的信号会经历相应的改变。
根据接收到的信号特征，可以进行信号解调和定位算法的处理，从而确定物体的当前位置。
超宽带定位技术在室内和室外等多种环境中都可以使用。
由于它能够提供高精度的定位效果，并具有抗干扰性强、穿透障碍物能力强等优点，因此在无人驾驶、智能家居、定位导航等领域有着广泛的应用前景。
超宽带定位技术方法比较 -- 到达时间差(TDoA)和飞行时间测距(ToF)
一、超宽带（UWB）定位方法简介超宽带是一种短距离的无线通信技术，但是同时它也可以应用在室内定位当中，跟蓝牙和WIFI定位方法不同，位置信息并不是基于信号强度（RSSI）进行计算，而是通过无线信号的飞行时间（ToF）计算的。
信号飞行的速度是光速（固定值），所以只要知道飞行时间就可以计算出两个设备的距离。
超宽带技术分为两种定位方法：到达时间差（TDoA）和飞行时间测距（ToF）。
超宽带设备分为两种角色：标签Tag和基站Anchor；例如在人员定位场景，每个人会佩戴有一个标签，基站会分布在被定位区域的多个位置。
图 1-1 定位系统示意图1.1 飞行时间测距（ToF）标签和基站之间会通过无线收发至少3次交互之后，可以得到标签和基站之间的距离信息。
以下图中最常用的3消息双向测距方法为例，标签和基站的测距流程如下图所看到，标签可以看做设备A（Device A），基站可以看做设备B（Device B），设备A主动发起第一次测距消息，设备B响应，得到4个时间戳，设备A等待Treply2之后再发起，设备B接收，再得到2个时间戳。
因此可以得到如下四个时间差：~ Tround1~ Treply1~ Tround2~ Treply2飞行时间计算方法，可以使用如下公式计算：最后乘以光速就可以得到设备A和B之间的距离。
图1-2是得到各个基站的距离之后，标签定位的过程。
标签和各个基站无线信号的交互如下图所示：图 1-2 标签与各个基站测距TOF流程图图1-3是根据到各个基站的测距信息，以基站为中心画圆，就可以得到一个交点，交点就是标签的位置。
图 1-3 双向测距方法定位流程图1.2 到达时间差（TDoA）到达时间差（TDoA）技术，分为有线同步和无线同步，由于有线同步技术对布线和网络的要求较高，成本比较高，因此一般会采用无线同步技术，本文介绍的到达时间差（TDoA）技术都是基于无线同步。
标签将数据包发送到被基站覆盖的区域内，附近的所有基站都会收到标签的无线信号，但不会返回任何无线信号。
UWB的三种算法详解
超宽带UWB定位的三种常用定位算法，包括TDOA定位算法、TOF定位算法、TOA定位算法。
（一）TOF定位算法基于TOF的定位方法与基于TOA的定位方法在本质上是相同的，而TOF测距不依赖基站与标签的时间同步，故没有时钟同步偏差带来的误差，但TOF测距方法的时间取决于时钟精度，时钟偏移会带来误差。
为了减少时钟偏移量造成的测距误差，通常采用正反两个方向的测量方法，即远端基站发送测距信息，标签接收测距信息并回复，然后再由标签发起测距信息，远端基站回复，通过求取飞行时间平均值，减少两者之间的时间偏移，从而提高测距精度。
（二）TDOA定位算法基于TDOA的定位方法又称为双曲线定位，其原理是通过测量UWB信号从UWB标签到两个UWB基站之间传播时间的差值，得到UWB标签到两个UWB基站之间的固定距离差。
TDOA算法是对TOA算法的改进，它并不是直接利用信号到达时间，而是利用多个UWB基站接收到信号的时间差来确定移动目标的位置。
因此与TOA相比并不需要加入专门的时间戳来进行时钟同步，定位精度相对有所提高。
（三）TOA定位算法TOA定位算法即“到达时间”，这种方式定位是通过UWB基站和UWB标签之间的多次通信实现的，实际应用中为了更加靠谱，往往不仅仅是利用两次通信来测距，还会有更加复杂的多次通信来提高精度。
对于空间定位，只需要利用SX（球面相交法）便可以得出最后的坐标。
可见，为了一次定位，每个UWB基站和UWB标签之间要进行两次通信，故又将这种定位方式称为“Two-way-ranging”，简称“TWR”。
这种定位的优势在于其实现的便捷性和对硬件的宽容，只需要有几个摆放在不同位置的UWB基站和一个UWB标签便可进行定位，缺点首先自然是定位速度了，其次，由于每次通信的质量无法保证，而一对UWB基站/UWB标签又无法做自我的校准，精度自然也会受到影响。
TDOA即“到达时间差”，这种方式的一次测距是由两个UWB基站和一个UWB标签实现的。
uwb定位方法
uwb定位方法
UWB（Ultra-wideband）定位方法是一种室内定位技术，利用
超宽带无线信号传输技术来实现高精度室内定位。
其原理是通过发送一系列具有极短脉冲宽度和高峰值功率的无线信号，然后接收和处理被目标物体反射、散射或传播的信号。
根据信号的时间差和幅度差，可以计算出目标物体与参考节点的距离和方向，从而实现定位。
UWB定位方法的优点包括高精度、高抗干扰性、高可靠性等。
它可以达到厘米级甚至亚厘米级的定位精度，适用于室内环境下的各种定位场景，如室内导航、室内跟踪、室内定位等。
常见的UWB定位方法包括基于到达时间（Time of Arrival, TOA）的定位、基于时间差（Time Difference of Arrival, TDOA）的定位、基于接收信号强度指示（Received Signal Strength Indicator, RSSI）的定位等。
这些方法可以单独或结合使用，以提高定位的准确性和稳定性。
在实际应用中，UWB定位方法主要由硬件设备和算法两部分
组成。
硬件设备包括UWB芯片、天线、参考节点等，用于发
送和接收UWB信号。
算法部分涉及信号处理、距离测量、定
位算法等，用于计算目标物体的位置。
总而言之，UWB定位方法是一种利用超宽带无线信号传输技
术实现高精度室内定位的技术，具有很大的应用潜力。
超宽带定位的原理
超宽带定位的原理
超宽带定位是一种通过超宽带技术来实现定位的方法。
超宽带技术是指在较宽的频率范围内传输数据的技术，其原理是通过发射非常短脉冲的电磁信号，并利用这些信号在空间中的传播特性来实现定位。
超宽带信号具有较宽的带宽，可以传输很多频率成分的信号。
在进行定位时，首先需要在定位设备上安装至少三个超宽带发射器（或接收器）。
这些发射器可以在不同的位置同时向周围发射非常短脉冲的超宽带信号。
当信号传播到目标物体上时，会发生一系列的反射、散射和绕射。
接收器可以接收到这些信号，并通过分析信号的时延、幅度和相位信息来确定目标物体的位置。
在进行定位时，计算机通常会使用超宽带信号的到达时间差（Time Difference of Arrival，简称TDOA）或到达角度差（Angle of Arrival，简称AOA）来计算目标的位置。
TDOA
方法是通过对接收到的信号进行时间差测量来确定目标的位置，而AOA方法是通过比较接收到的信号的到达角度来计算目标
的位置。
超宽带定位具有高精度、高抗干扰性和强健性的特点，适用于室内和室外的各种环境。
它可以用于定位人员、车辆和物品等各种目标，被广泛应用于无线通信、智能家居和物联网等领域。
超宽带定义与特性分析报告
超宽带定义与特性分析报告声明：本文内容信息来源于公开渠道，对文中内容的准确性、完整性、及时性或可靠性不作任何保证。
本文内容仅供参考与学习交流使用，不构成相关领域的建议和依据。
一、超宽带的定义超宽带（Ultra-Wideband,UWB）是一种无线通信技术，利用极宽的频谱带宽进行数据传输。
相较于传统的窄带和宽带技术，超宽带技术具有更高的数据传输速率、更低的功耗以及更强的抗干扰能力。
超宽带技术在精确定位、无线通信、雷达探测等领域具有广泛的应用前景。
（一）超宽带的基本原理超宽带技术通过发送和接收具有极宽频谱的信号来实现通信。
这些信号的带宽通常大于500MHz,或者相对带宽（即信号带宽与中心频率之比）大于20%。
超宽带信号可以采用脉冲无线电（ImPUlSeRadiO）或多频带正交频分复用（MB-OFDM）等方式产生。
1、脉冲无线电：脉冲无线电是超宽带技术的一种实现方式，它通过发送极短时间的脉冲信号来传输数据。
这些脉冲信号的持续时间通常在纳秒级别，具有极宽的频谱。
接收端通过检测脉冲信号的到来时间以及幅度等信息来恢复原始数据。
2、多频带正交频分复用：MB-OFDM是另一种超宽带实现方式,它将可用频谱划分为多个正交子载波，并在每个子载波上进行数据调制。
通过采用先进的信号处理算法，MB-OFDM可以实现高速数据传输和较低的误码率。
（二）超宽带的特性1、高数据传输速率：由于超宽带信号具有极宽的频谱带宽，因此可以实现非常高的数据传输速率。
这使得超宽带技术在需要传输大量数据的场景下具有优势，如高清视频传输、实时数据采集等。
2、低功耗：超宽带技术采用脉冲无线电或多频带正交频分复用等高效调制方式，使得在相同传输速率下，相较于其他无线通信技术，具有更低的功耗。
这有利于实现更长的设备续航时间，适用于物联网、可穿戴设备等低功耗应用场景。
3、强抗干扰能力：超宽带信号的宽频带特性使其具有较强的抗干扰能力。
在复杂的电磁环境下，超宽带技术可以保持稳定的通信性能，降低误码率。
UWB室内定位系统的三种定位算法
UWB室内定位系统的三种定位算法UWB（Ultra-Wideband）室内定位系统是一种利用超宽带技术实现高精度室内定位的技术方案。
它通过发送连续的窄脉冲信号来测量信号的往返时间，并利用多个参考节点进行信号传播路径的分析，以实现高精度的室内定位。
在UWB室内定位系统中，常用的三种定位算法有：距离测量算法、时间差测量算法和角度测量算法。
1.距离测量算法：距离测量算法是基于UWB系统发射器和接收器之间的信号传输时间来计算物体与参考节点间的距离。
首先，发送器发射一个窄脉冲信号，接收器接收到信号后，通过测量信号传输的时间来计算物体到参考节点的距离。
通过多个参考节点的距离测量，可以得到物体的位置。
距离测量算法的优点是简单易实现、计算量较小，但其依赖于准确的传输时间测量，对硬件要求较高。
另外，由于多径效应和信号衰减的存在，距离测量算法在室内环境中的精度可能会受到一定的影响。
2.时间差测量算法：时间差测量算法是通过测量UWB信号到达不同参考节点的时间差来计算物体的位置。
当物体接收到信号后，信号会在多条路径上传播到达不同的参考节点，通过测量不同传播路径上信号到达的时间差，可以计算出物体与参考节点之间的距离差，从而确定物体的位置。
时间差测量算法相对于距离测量算法更加准确，对环境的影响较小。
但其需要精确的时间同步以及准确测量多个参考节点接收到信号的时间差，因此对硬件和算法的要求较高。
3.角度测量算法：角度测量算法基于UWB信号在传播路径上的角度变化来计算物体的位置。
通过测量信号到达不同参考节点的相位差，可以计算出信号传播路径的角度，进而确定物体的位置。
角度测量算法通常需要利用多个天线阵列来接收信号，并进行相位差的计算。
角度测量算法具有较高的精度和稳定性，对环境的影响较小。
但相比于距离测量算法和时间差测量算法，角度测量算法的实现复杂度较高，对硬件和算法的要求也较高。
综上所述，UWB室内定位系统常用的三种定位算法是距离测量算法、时间差测量算法和角度测量算法。
基于超宽带技术(UWB)的室内定位系统
基于超宽带技术的室内定位系统近年来，随着近距离无线电技术的高速发展和无线局域网技术的进步，使得室内定位技术突飞猛进。
在开阔的室外环境中，全球定位系统 GPS 提供了非常精确的定位信息，与此同时，人们对室内定位信息的需求也与日俱增，机场、展厅、写字楼、仓库、地下停车场、监狱、军事训练基地等都需要使用准确的室内定位信息，对可用空间和库存物资实现高效的管理。
超宽带技术作为近年来新兴发展起来的一种无线电技术，因其特有的性能，能够提供精确的室内位置信息，非常适用于室内定位系统的应用。
美国、加拿大、日本等发达国家近年投入了大量的人力、物力对相关技术和产品进行研究和开发。
我国正处于信息产业发展的关键时期，应该抓住机遇，争取在室内定位系统这个有着极大现实意义和广阔应用前景的领域有所突破。
1 室内定位系统典型的室内定位系统大致包括标识、接收机、控制中心等主要部分。
标识带有发射电路，附在需要定位的个人或物体上，配置惟一的标识码，发射信号给接收机。
接收机安装在建筑物的四周或天花板上，多个接收机相互连接，组成网络。
控制中心处理各个接收机得到的数据，通过信号处理、数据融合对标识进行定位，其跟踪系统可以利用标识不同时刻传回的定位信息绘制运动轨迹，推测其未来的运动趋势，还可根据标识所在的区域，查询已知的资源分布图，帮助用户找到所需的设备。
目前，有多种无线技术可以进行室内定位，包括室内GPS、RFID、IR、WLAN、Bluetooth 以及 UWB，它们都是利用定位网络，通过接收到的信号参数，根据特定的算法对个人或者物体在某一时刻所处的位置进行测量。
在应用精度上大致可以分为两类，一类是目标发现(Finding Applications)，它不需要获得非常精确的位置坐标或者物体的特性，仅需要知道被定位目标的有无或者所在的区域；另一类是“智能空间”应用(Smart Space)，它可以提供非常高的定位精度并能实时监控。
本文将从现有的室内定位算法和技术两方面进行介绍。
《基于UWB的移动定位算法研究》范文
《基于UWB的移动定位算法研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，移动定位技术已经成为了众多领域中不可或缺的一部分。
其中，超宽带（UWB）技术以其高精度、高带宽和低功耗等优点，在移动定位领域中得到了广泛的应用。
本文旨在研究基于UWB的移动定位算法，分析其原理、应用及存在的问题，并探讨未来可能的研究方向。
二、UWB技术原理及特点UWB（Ultra-Wideband）技术是一种无线通信技术，具有纳秒级脉冲发射，采用特殊波形及频谱扩展原理实现。
UWB的主要特点包括高精度定位、低功耗、高带宽以及抗干扰能力强等。
这些特点使得UWB技术在移动定位领域具有广泛的应用前景。
三、基于UWB的移动定位算法研究1. 算法原理基于UWB的移动定位算法主要通过测量不同UWB锚点与移动目标之间的距离信息，结合信号传播时间和到达时间差等数据，采用多边测量法或三角测量法等方法进行位置估计。
具体而言，当UWB信号在空间传播时，可以通过接收到的信号强度和传输时间等信息来计算目标位置。
2. 算法分类（1）基于信号强度的定位算法：通过测量接收到的UWB信号强度，结合已知的信号传播模型，估计目标位置。
这种算法实现简单，但受环境因素影响较大。
（2）基于到达时间差（TDOA）的定位算法：通过测量不同锚点接收到同一UWB信号的时间差，结合信号传播速度，计算出目标位置。
这种算法精度较高，但需要精确的时间同步。
（3）混合定位算法：结合上述两种或多种算法的优点，提高定位精度和稳定性。
如将基于信号强度的算法与基于TDOA的算法相结合，充分利用两种算法的优点，提高定位精度。
四、应用及存在的问题1. 应用领域基于UWB的移动定位算法在众多领域中得到了广泛应用，如智能交通、无人驾驶、工业自动化、智慧城市等。
在智能交通领域，通过UWB技术实现车辆的高精度定位和追踪，提高道路安全和交通效率。
在无人驾驶领域，UWB技术可为无人驾驶车辆提供精确的位置信息，实现自主导航和避障。
uwb定位
UWB定位简介UWB（Ultra-Wideband）定位技术是一种基于超宽带电磁波的定位技术，采用了大带宽短脉冲信号，能够提供高精度的定位和距离测量能力。
UWB定位技术被广泛应用于室内定位、智能家居、无人驾驶等领域。
原理UWB定位系统主要由三个组成部分构成：UWB发送器、UWB接收器和定位算法。
UWB发送器通过发送短脉冲信号，并通过天线将信号发送到空间中。
UWB 接收器接收从目标返回的信号，并通过信号处理和测量从而计算出目标的距离和位置信息。
定位算法根据接收到的信号数据，利用数学模型计算出目标的位置。
UWB定位的基本原理是利用电磁波在空间中的传播时间差来计算距离。
在UWB定位系统中，通过同时使用多个接收器接收从目标返回的信号，可以计算出多个距离。
利用三角定位原理，通过计算这些距离，就可以得到目标的位置。
应用室内定位在室内环境中，由于传统的GPS定位技术无法提供高精度的定位结果，UWB 定位技术成为了室内定位的首选技术。
它可以通过在室内布局多个UWB设备，实现对目标的实时定位和跟踪。
室内定位系统可以应用于大型商场、医院、机场等场所，方便用户快速找到目标位置。
智能家居UWB定位技术在智能家居领域也有广泛的应用。
通过在家中布置UWB设备，可以实现家居设备的自动控制和智能化管理。
例如，当用户离开家时，UWB设备可以感知到用户的离开，并自动关闭不需要工作的电器设备，实现节能和便利。
无人驾驶UWB定位技术也在无人驾驶领域发挥着重要的作用。
无人驾驶车辆需要准确地感知周围环境和障碍物，以便做出正确的决策和行驶路径规划。
UWB定位技术可以实时获取车辆与周围物体的距离和位置信息，为无人驾驶提供精确的定位和导航支持。
优势相比较其他传统的定位技术，UWB定位技术具有以下几个优势：1.高精度：UWB定位技术可以实现厘米级的定位精度，满足需要高精度定位的应用场景。
2.抗干扰：UWB定位技术在频谱上的宽带特性使其具备较强的抗干扰能力，可以在多径衰落、多用户、多路径和复杂室内环境中稳定工作。
隐蔽空间下超宽带TDOA定位算法研究
隐蔽空间下超宽带 TDOA定位算法研究王佰亮，刘江波(国家粮食和物资储备局，北京 100038)摘要：针对隧道等隐蔽空间环境复杂，干扰严重，最小二乘位置解算方法定位精度低的情况，研究一种结合最小二乘（Least Square，LS）位置求解方法的BP（Back Propagation）神经网络定位算法。
首先基于超宽带（Ultra Wide Band，UWB）系统到达时间差（Time Difference Of Arrival，TDOA）利用最小二乘法进行位置解算，然后根据解算得到的初始位置进行TDOA 测量值修正，BP神经网络基于修正后的TDOA对LS定位结果进行优化。
仿真结果表明，该方法可以有效克服非视距误差影响，定位精度大幅提高，且在不同误差环境下具有一定通用性。
关键词：UWB定位；TDOA；最小二乘；BP神经网络中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2021)03-0078-05Research on UWB TDOA Location Algorithm for Indoor,Underground and Tunnel EnvironmentsWang Bailiang, Liu Jiangbo（National Food and Strategic Reserves Administration, Beijing 100038, China）Abstract: In a complex environment with serious interference, e.g. in a tunnel, the positioning accuracy of the least square method (LS) is low. In this paper, a BP neural network location algorithm combined with least square is studied. Firstly, the least square method is used to determine the position based on the time difference of arrival (TDOA) in UWB system, and then the measured value of TDOA is modifi ed according to the initial position obtained by the LS method. The modifi ed TDOA is used by the BP neural network to get fi nal location results. The simulation results show that the infl uence of NLOS (non-line-of-sight) is reduced and the accuracy of the proposed LS-BP method is greatly improved compared with that of the LS method. The proposed LS-BP method can be applied to handle errors in certain diff erent environments.Keywords: UWB positioning; TDOA; least square; BP neural networkDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2021.03.0161 概述随着国内城市化和机动化的加快，具有节能、快捷和大运量特征的城市轨道交通建设越来越受到众多城市的关注，轨道交通路网建设进程不断发展。
超宽带自组网定位辅助路由算法及仿真
Ｂａ ｅ ｓ ｄ Ａｄ ｏ ｔ ｒ Ｈ ｃ Ｎｅ ｗｏ ｋｓ
ＹＥ Ｙａ ｇ。 Ｉ Ｆ ｎ Ｌ Ｕ ａ—ｌ ｉ ｎ
（ ｅａｔｅｔ ｆ ｌ ｔ ｎｃ ｎ ｆｒ ａ ｏ ｎ ｉ ｅ ｎ ，Ｕ Ｔ Ｈ ｆ ｎ ｕ ２ ０２ ，ｈｎ ） Ｄ ｐｒ ｎ ｅ ｒ ｉｓ ｄＩ ｏｍ ｔｎＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｓ Ｃ， ｅｅ Ａ ｈ ｉ ３ ０ ７ Ｃ ｉａ ｍ ｏＥ ｃｏ ａ ｎ ｉ ｎ ｉ ｉ
摘要 ：ห้องสมุดไป่ตู้超宽带技术和移动 自组 网都是 目前移动通信中的研 究热点 ， 由于 Ｕ ＷＢ的通信 容量大 、 高隐蔽性 、 功耗 低、 精确定 时定
位等特点 ， 非常适合于作 为 Ａ ｏ 网络的物理层实现 。Ｕ ｄＨ ｅ ＷＢ系统提供 的距离与定位信息 ， 可以实现对基于 Ｕ Ｂ的 Ａ ｏ Ｗ ｄｈｃ 网络有效路 由， 而原有的定位辅助路由协议的定 向性非对称 ， 网络负载仍然较大。针对 Ｕ Ｂ系统 的特点 ， 出了以中间跳 Ｗ 提 数为主的超宽带 Ａ ｏ ｄ ｃ网络路由度量方法 ， ｈ 将矩形 路 由请求 区域优化为带 状请求 区域 ， 并且通过 Ｇ ｏ ｏ ｍ软件 进行了仿 ｌ ｓ Ｍ ｉ
维普资讯
第２卷 第５ ４ 期
文章编￣ ： ｏ — ３８ ２０ ）５ ０ １ — ４ Ｌ ６ ９４ （０７ ０ — １４ ０ ｏ
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机
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超宽带室内定位原理及TDOA定位算法
超宽带室内定位原理及TDOA定位算法作者：李明潘俊臣来源：《科技创新与应用》2017年第02期摘要：室内定位技术是指利用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控，这一技术可以弥补卫星定位在建筑物内无法定位的缺陷。
目前主要的室内定位技术有红外传播技术、WLAN技术、超声波技术射频识别技术（RFID）、蓝牙技术、ZigBee技术等。
文章主要介绍了超宽带技术在室内定位技术中的应用原理以及TDOA定位算法。
关键词：超宽带；室内定位；TDOA1 概述随着科技的发展与进步，全球卫星定位系统（GPS）已经可以在室外提供稳定、精确的定位导航服务，但在室内或者有障碍物遮挡情况下，GPS因其信号穿透能力较差而无法实现精确的室内定位服务，因此室内定位成为定位导航领域里的“最后一公里”问题。
再加上近年来短距离无线通信和移动网络技术的迅速发展催生了市场对高精度室内定位的强烈需求，所以，如何实现稳定、可靠的室内定位逐渐成为行业内关注的热点。
为解决室内定位这一难题，国内外研究人员尝试了红外传播技术、WLAN技术、超声波技术射频识别技术（RFID）、蓝牙技术、ZigBee技术等。
但受限于作用距离、交互性能、定位精度、抗干扰能力、功耗以及成本等条件，这些室内定位技术都没能广泛推广应用开来。
超宽带（UWB）技术是一种无载波通信技术，其具有的抗干扰能力能强、安全性好、穿透能力强、传输速率高、系统容量大以及功耗非常低等优点使其为室内定位技术提供了另一种可能。
2 超宽带室内定位原理根据美国联邦通信委员会（FCC）的定义，UWB是指相对带宽η大于0.2的信号，即：其中fH和fL分别表示该信号-10dB带宽的高、低频率，fc为中心频率。
图1 最小UWB定位系统如图1所示，最小UWB定位系统主要由标签节点（Tag）、参考节点（Ref）和中央处理模块组成，其中标签节点由被定位者携带其位置是未知的，参考节点与中央处理模块相连，参考节点的位置固定且已知。
基于UWB技术的定位算法研究
基于UWB技术的定位算法研究近年来，随着计算机技术的不断发展和普及，人们对于精准定位的需求日益增长。
在各种应用场景中，例如室内导航、生产线管理、无人驾驶等等，精准定位都扮演着重要的角色。
而UWB （Ultra Wide Band，超宽带）技术作为一种新兴的无线定位技术，因其高精度、高可靠性、高安全性等优势，备受关注。
本文将探讨基于UWB技术的定位算法研究，旨在帮助读者更好地理解UWB定位技术及其应用。
一、UWB技术概述UWB技术是指一种用于无线通信和定位的新兴技术，它具有传输带宽广、信噪比高、隧道效应小、抗干扰能力强等特点。
UWB技术的定位原理是通过发送短时间内带宽非常宽的信号，在信号到达接收器时，利用接收器记录下信号到达时间，然后通过计算信号到达时间差来计算位置。
UWB技术的定位精度可达到几厘米，因此，在室内、地下车库等混杂的环境中，UWB技术得到了广泛的应用。
目前，UWB技术主要有两种方法：基于TOA（Time of Arrive，到达时间）的定位和基于TDOA（Time difference of arrive，到达时间差）的定位。
TOA定位需要所有节点的时钟同步，这在实际应用中难以实现。
而TDOA定位则仅需计算信号到达时间差，因此实现较为容易。
二、UWB技术的优势1.高可靠性由于UWB技术采用了高频率、短脉冲的信号传输方式，使得UWB信号具有无线电对传播媒介的干扰抵抗能力强、抗衰减性能好、抗多径效应能力强等优势，可以有效地减少误差。
2.高精度UWB技术的定位精度可达到几厘米，比传统的无线定位技术如GPS（Global Positioning System，全球定位系统）等高出许多，因此在室内、地下车库等混杂的环境中，UWB技术得到了广泛的应用。
3.高安全性UWB技术的信号传输方式对其他无线信号的干扰较强，因此，UWB技术的通信安全性高，不易受到恶意干扰。
三、基于UWB技术的定位算法UWB技术主要用于测距，因此，在基于UWB技术的定位算法中，大多数方法主要依赖于测量出的距离或角度。
uwb pdoa算法原理
uwb pdoa算法原理
UWB PDOA（Ultra-Wideband Time Difference of Arrival）算法是一种利用超宽带信号的到达时间差来实现精确定位的算法。
UWB技术是一种通过发送超宽带信号来实现高精度测距的无
线通信技术。
它使用带宽很大的信号，在时间和频率上都有很高的分辨率，因此可以实现高精度的测量。
在UWB PDOA算法中，需要至少三个接收器来接收来自发射
器的信号。
这些接收器会记录下信号的到达时间，然后计算它们之间的时间差。
通过测量来自不同接收器的到达时间差，可以确定信号源的位置。
UWB PDOA算法的原理基于到达时间差的测量，利用速度恒
定的超宽带信号在空间中的传播速度是已知的。
通过计算信号在空间中的传播时间，可以得出信号源相对于接收器的距离差。
然后，借助三角定位原理，可以进一步计算出信号源的位置。
为了提高测量精度和可靠性，UWB PDOA算法通常还会考虑
其他因素，例如信号传播过程中可能产生的多径效应和噪声等因素。
通过使用多个接收器和合理设计的算法，可以最大程度地减小这些影响，从而提高定位的准确性。
总而言之，UWB PDOA算法通过测量超宽带信号的到达时间差，结合三角定位原理，来实现对信号源位置的准确定位。
它是一种高精度的定位算法，适用于室内和室外等不同场景，并且具有较强的抗干扰能力。
uwb定位技术原理
uwb定位技术原理UWB定位技术原理。
UWB（Ultra Wide Band）定位技术是一种基于超宽带信号的定位技术，它具有高精度、高可靠性和抗干扰能力强的特点，被广泛应用于室内定位、无线传感网络、智能交通等领域。
UWB定位技术的原理主要包括UWB信号的发射与接收、时差测量、多径效应的处理和定位算法等几个方面。
首先，UWB定位技术的原理基于UWB信号的发射与接收。
UWB信号是一种带宽非常宽、脉冲持续时间非常短的信号，它能够在频率范围内传输大量的能量，因此在室内环境中能够有效地穿透障碍物，实现对目标的高精度定位。
其次，UWB定位技术利用时差测量来实现定位。
当UWB信号被目标接收后，由于信号传播的速度是已知的，可以通过测量信号的到达时间差来计算目标与基站之间的距离，从而实现定位。
利用多个基站同时接收目标发射的UWB信号，可以得到多个时差测量值，进而实现三维空间中目标的定位。
另外，UWB定位技术还需要处理多径效应。
由于UWB信号在室内环境中会发生多次反射、折射和散射，导致接收到的信号包含多个来自不同路径的分量，因此需要对多径效应进行建模和处理，以准确地估计目标与基站之间的距离和位置。
最后，UWB定位技术的原理还涉及到定位算法。
常用的UWB定位算法包括基于最小二乘法的距离估计算法、加权最小二乘法算法、粒子滤波算法等，这些算法能够利用时差测量值和多径效应的信息，对目标进行高精度的定位。
总的来说，UWB定位技术的原理包括UWB信号的发射与接收、时差测量、多径效应的处理和定位算法等几个方面。
通过对这些原理的深入理解和应用，可以实现对目标的高精度定位，满足室内定位、智能交通等领域的需求。
UWB定位技术在未来的发展中将会发挥越来越重要的作用，为人们的生活和工作带来更多便利。
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超 宽 带 定位 算 法 的仿 真 与分 析
姜敏敏
（ 南京信息职业技术学院 通信工程 系 ， 江苏 南京
摘 要
２００ ） １ ３ ０
文 中讨论 了定位估计采 用的几种算法 一Ｌ Ｅ Ｌ ａｔ ｑ ａ ｒ ｒ 、Ａ Ｉ Ｔ ｙ ｒ Ｓ （ ｅ ｓ Ｓｕｒ Ｅｒ ） ＰＴ及 ａｌ 算法 ，并提 出新 的 ｅ ｏ ｏ
Ｔ ｅ ｒｌｔ ｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｈ ｖ ｒｇ ｒｏ ｆｌｃ ｔ ｎ ａ ｄ ｔｅ ｖ ｒａ ｃ ｆｎ ｉｅａ ｄ ｔ ａ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅｎ ｍｂ ｒｏ ｈ ｅａｉ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ｔｅ ａ ｅ ａ ｅ ｅ ｒｒｏ ａｉ ｎ ｈ ａ ｉｎ ｅ ｏ ｏｓ ｎ ｈ ｔｂ ｔ ｅ ｈ ｕ ｅ ｆ ｏ ｏ ｏ ｒｆｒ ｎ ｅｎ ｄ ｓａ ｄ ｆｉ ｒｔ ｆｐ ｓｔ ｎｎ ｒ ｉｃ ｓｅ ． ＣＤＦ ｏ Ｉ ｅｅｅ ｃ ｏ ｅ ｎ ａｌ ａｅ ｏ ｏ ｉｉ ｉ ｇ ａｅ ｄｓ ｕ ｓ ｄ ｏ ｆＡＰ Ｔ，Ｔａ ｌｒａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｏ ｅａｅ ｔｏ ｓ ｉ ｙｏ ｎ ｈ ｏ ｐ ｒ ｔｄ ｍｅｈ ｄ ｓ
Ａ ｓｒ ｃ Ｔ ｉ ｐｐ ｒ ｉ ｕ ｓｓ ｈ ｌｏｉ ｍｓ ｈｃ ｒ ｏｍａ ｙｕ ｅ ｅｌｃｔ ｎｍｅｈ ｄ —Ｓ Ｌ ａｔ ｂ ｔａ ｔ ｈｓ ａｅ ｓ ｓｅ ｅａｇｒ ｈ ｉｈａｅｎ ｒ ｌ ｓｄｉ ｔ ａｉ ｔｏ ｓＬ Ｅ（ ｅ ｓ ｄｃ ｔ ｔ ｗ ｌ ｎｈ ｏ ｏ Ｓ ｕ ｒ Ｅｒｒ ＡＰＴ ａ ｄＴ ｙｏ．Ａ ｎ ｗ ｍｅ ｏ ｆｃ ｏ ｅａｉｇ Ａ Ｉ ｉ ａｌｒｆｒｌｃｔ ｎ ｉ ｐ ｔｆｒ ａｄ ｑ ａｅ ｒｏ）， Ｉ ｎ ａｌｒ ｅ ｔ ｄ ｏ ｏ ｐ ｒｔ Ｐ Ｔ ｗ ｔ Ｔ ｙｏ ｏ ｏ ａｉ ｓ ｕ ｏｗ ｒ ． ｈ ｎ ｈ ｏ
大 的优 势 在 于 它 的定 位 精 度 理 论 上 可 以 达 到厘 米 级 ，并 且 功 率 低 ，所 需 要 的 开 销 也 低 ，完 全 能 够 满足定 位精 度 的需 求 。 时间定 位 技 术 依 靠 信 号在 两个 节 点 间 传输 时 间 的测量 。如 果 两 个 节 点 间 有 个 普 通 的 时 钟 ，接
一
差 ） 位方 法 以及 各 种混 合定 位 算 法 等。 而超 宽 带 定
参考 坐 标 系 中 的 位置 … 。传 统 的定 位 技 术 和 导 个位 置的过 程 ） 密不 可 分 。典 型的 无线 电导 航定
技术由于具备较高的时问分辨率 和较强 的穿透 材 料的能力 ，在离分辨率 的测量距离 和定 位方面有 广阔的应用 前景。利用超 宽带信号进行定 位，最
航 （ 导交通工 具或 其 它 物体从 一 个 位 置移 动 到 另 引
一
位系统是罗兰和 奥米加 导航 系统。除 了传统 的应
用 外 ，近年来 随 着 蜂 窝 移 动通 信 、小 灵 通 、Ｕ ＷＢ 等技术 的迅 速 发 展 ，定 位 技 术 开 始 广‘ 应 用 于蜂 泛 窝系统 、小灵 通系统 以及 室 内等 。
算法 ，即将 Ａ Ｉ Ｔ ｙ ｒ 运用于超宽 带定位 中 ，并讨论平均 定位误 ｏ
差与噪 声方差 、参考节 点数 及 定位 失败 率等之 间的 关 系，对 Ａ Ｉ 、Ｔ ｙ ｒ 两者 的协 同算法 的 累计 分 布 函数 ＰＴ ａｌ 及 ｏ
ｓｍｕ ａｅ ． ｉ ｌｔｄ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｕ ｔａｗｉ ｅ ａ ｄ；ＬＳ ａｇ ｒｔ ｍ ； ＡＰ Ｔ； Ｔ ｙｏ ｙ ｒｓ ｌｒ— ｄ ｂ ｎ Ｅ ｌｏｉｈ Ｉ ａ ｌｒ； ａ ｅ ａ ｅ ｅｒ ｒｏ ｏ ａｉｎ ｖ ｒ ｇ ｒｏ ｆｌｃ ｔｏ
定 位 ，通 常是 指 确定 地 球 表 面 某 种 物 体 在某
波入射角定位方 法、基 于电波传播 时 问 （ 时问 或
收 稿 日期 ：２０ —１ １ ０ ８０ —６
作者简 介 ：姜敏敏 （９ ３一） １８ ，女 ，硕士研 究生。研 究方 向 超宽带定位 算法。
√ ａ ≥ ｅ Ｖｒ ） （
（ １ ）
５６
超宽 带定位算 法的仿真与分析
Ｊａ ｇ Ｍｉ ｍｉ ｉｎ ｎ ｎ
（ ｏ ｅｅｏ Ｃ ｍ ｕ ｉ ｔ ｎａｄＩｆ ｍ ｔｎＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｎ ｎ ｎ ｎ ｅｓｙｏ Ｐ ｓ ｎ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｏ ｍ ｎ ａｏ ｎ ｏ ａ ｏ ｎｉ ｅｉ ， ａｊ ｇＵ ｉ ｒ ｔ ｆ ｏｔ ａｄ ｌ ｃｉ ｎｒ ｉ ｎ ｎ ｉ ｖ ｉ ｓ Ｔ ｌ ｏ ｍ ｎ ａｏｓ Ｎ ｎ ｎ １０３ Ｃ ｉ ） ｅ ｃｍ ｕ ｉ ｔｎ ， ａｊ ｇ ００ ， ｈ ａ ｅ ｃｉ ｉ ２ ｎ
随着通信技术 的迅速发展 ，无线定位技术 也 引起了人 们广 泛 的关注 和研 究 的热潮。近年来 ，
无 线通信 基本 的定 位 技 术 包 括 场 强 定 位 方 法 、电
收信号的节点就可以根 据它来得 到该信 号的到达
时间。对于一个普通 的 Ａ Ｎ通道而言 ，从 Ｔ Ａ ＷＧ Ｏ
估计 推导 而 来 的 可 以达 到 最好 精 确 度 的距 离估 计 值来 满足 下面 的不 等式
（ Ｄ ） 行 了仿 真 。 Ｃ Ｆ进
关键词
超 宽带；Ｌ Ｅ算法 ；Ａ Ｉ ａｌ ；平均定位误差 Ｓ ＰＴ；Ｔ ｙｏ ｒ
Ｔ ９ ９５ Ｎ ２ ． 文 献标识码 Ａ 文章编号 １０ ０ ７—７２ （０ ８ １ — ５ ０ ８０ ２ ０ ） １ ０ ６— ３
中图分类号
Ｓ ｍｕｌ ｔｏ ｎ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｎａ ｙ ｉ ｆＵＷ Ｂ ｃ ｔｏ ｇ ｒｔ ｓ ｌ ｓｓ ｏ Ｌｏ ａ ｉ ｎ Ａｌ ｏ ｉｈｍ