技术盛宴-浅谈UWB室内定位技术
UWB定位系统介绍
UWB定位系统介绍UWB（Ultra-Wideband）定位系统是一种利用超宽带无线电技术进行室内定位的系统。
相比传统的定位系统，UWB定位系统具有更高的定位精度、更高的可靠性和更大的容量。
UWB技术是一种无线电通信技术，其工作原理是利用在超宽带频谱范围内传输短脉冲信号。
UWB系统发送特定的短脉冲信号，通过测量该信号的到达时间和信号传播速度，可以确定发送器和接收器之间的距离。
此外，UWB系统还可以通过测量信号的幅度衰减来确定目标的方向。
这种特殊的信号传输方式使得UWB定位系统具有更高的精度和准确度。
UWB定位系统有多种应用场景，包括室内定位、物体追踪和位置识别等。
在室内定位领域，UWB定位系统可以实现对人员和物体的精确定位和追踪。
通过在建筑物内部部署多个UWB设备，可以实现对特定区域的实时监控和定位，例如大型仓库、医院、机场等。
此外，UWB定位系统还可以应用于物体追踪领域，如车辆定位跟踪、无人机定位跟踪等。
1.高精度定位：UWB技术可以实现亚厘米级的高精度定位，远远超过了其他无线定位技术，如WiFi、蓝牙等。
这种高精度定位对于需要精确定位的应用场景非常重要。
2.抗干扰能力强：UWB技术在传输过程中使用短脉冲信号，这种信号传输方式具有抗干扰能力强的特点。
即使在噪声较大的环境下，UWB定位系统仍然能够提供准确可靠的定位结果。
3.大容量：UWB技术的带宽较大，可以同时支持多个定位设备的工作。
这种大容量特性使得UWB定位系统在高密度环境中的应用更加可行，如人员密集的商场、体育馆等。
4.低功耗：与其他定位技术相比，UWB技术具有较低的功耗。
这使得UWB定位系统可以应用于电池供电的设备上，如可穿戴设备、物联网设备等。
尽管UWB定位系统具有许多优点，但目前还存在一些挑战和限制。
首先，UWB技术的硬件要求较高，需要较为复杂的电路和算法来实现精确的定位。
其次，UWB系统在大范围的运用中可能会受到频率干扰和多径效应等影响，从而导致定位误差。
UWB室内定位的5大优势
UWB室内定位的5大优势
随着物联网产业高速发展，越来越多的物联网终端连上了网络，实现了人与物，甚至物与物之间的互连互通。
现有的近距离无线通信手段如WiFi，蓝牙等都存在或多或少的问题，UWB室内定位技术则为这一市场需求带来了发展契机。
UWB高精度人员定位：UWB具有很高的定位精度，采用超宽带无线电通信，很容易将定位与通信合一，而常规无线电难以做到这一点。
超宽带无线电具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行高精度定位，UWB超宽带技术可以给出相对位置，其定位精度可达厘米级。
1、UWB技术在ToC领域将从智能手机开始突破，或将成为类似GPS 的手机标配，并也将由点及面，成为智能时代的重要管道。
2、汽车很可能成为智能手机采用UWB的推动力之一，适用于车钥匙的智能门禁2．0的主要汽车厂商都在研究基于UWB的汽车钥匙，有手机制造商已经积极参与到UWB开发中。
3、UWB是替代蓝牙的技术，将会有广阔的成长空间。
可穿戴设备也是UWB的目标市场之一，如在智能手表中加入UWB功能，能够将定位范围做到±3度、定位距离缩小到5-10厘米的精度，这将比蓝牙“米”级精度有了大幅的提升。
4、工业领域对人员、物资的实时安全管理给了UWB技术广阔的市场。
电厂、化工厂、煤矿等行业因为其本身的属性，对安全管理要求高，UWB室内人员定位技术能够给这些行业带来人员管理上的帮助。
5、在万物互联的时代，对于智能家居这个庞大的消费级市场，UWB技术打通了各设备间的互通互联，或将是下一个兵家必争之地。
本文由铱微云UWB室内定位系统小编整理发布。
(完整版)UWB室内定位技术
(1)每个定位标签 以UWB脉冲重复不间断发送数据帧；
(2)定位标签 发送的UWB脉冲串被 定位基站 接收；
(3)每个 定位基站 利用高敏度的短脉冲侦测器测量每个 定位标签 的数据帧到达接收器天线的时间；
(4)定位引擎 参考标签发送过来的校准数据， 确定标签达到不同 定位基站 之间的时间差， 并利用三点定位 技术及优化算法来计算标签位置。
（3）多径分辨能力强
UWB由于其极高的工作频率和极低的占空比而具有很高的分辨率，窄脉冲的多径信号在时间上不易重叠，
很容易分离出多径分量，所以能充分利用发射信号的能量。实验表明，对常规无线电信号多径衰落深达10〜
30dB的多径环境，UWB信号的衰落最多不到5dB。
（4）隐蔽性好
因为UWB的频谱非常宽，能量密度非常低，因此信息传输安全性高。另一方面，由于能量密度低，UWB
香农公式给出C=Blog2（1+S/N）可以看出，带宽增加使信道容量的提高远远大于信号功率上升所带来的效 应，这一点也正是提岀超宽带技术的理论机理。超宽带无线电系统用户数量大大高于3G系统。
2）数据传输速度快
UWB系统使用上吉赫兹的超宽频带， 根据香农信道容量公式， 即使把发送信号功率密度控制得很低， 也可 以实现高的信息速率。一般情况下，其最大数据传输速度可以达到几百兆比特每秒到吉比特每秒。
设备对于其他设备的干扰就非常低。
（5）定位精确
冲激脉冲具有很高的定位精度，采用超宽带无线电通信，可在室内和地下进行精确定位，精度最高可达2
厘米，一般精度在15厘米内。而GPS定位系统只能工作在GPS定位卫星的可视范围之内。与GPS提供 绝对地理位置不同，超短脉冲定位器可以给出相对位置，其定位精度可达厘米级。
uwb室内定位原理
uwb室内定位原理UWB室内定位原理引言：室内定位技术是指在室内环境中通过无线通信技术实现对移动目标的定位和跟踪。
而UWB（Ultra Wideband）室内定位技术是一种以超宽带脉冲信号为基础的定位技术，具有高精度、高可靠性和低功耗的特点，被广泛应用于室内定位领域。
本文将详细介绍UWB室内定位的原理和关键技术。
一、UWB技术概述UWB技术是一种通过发送短时域宽脉冲信号来传输数据的无线通信技术。
它的特点是带宽非常宽广，通常超过500MHz，甚至可以达到几GHz。
UWB技术的传输距离较短，但具有极高的传输速率和抗干扰能力。
在室内定位中，UWB技术被广泛应用于基站和移动目标之间的通信和定位。
二、UWB室内定位原理UWB室内定位的原理是通过发送和接收UWB信号来测量信号的到达时间差（Time of Arrival, TOA）、信号的相对强度差（Received Signal Strength Indicator, RSSI）和信号的多径传播特性，从而计算出移动目标相对于基站的精确位置。
1. TOA定位原理TOA定位原理是通过测量信号从基站发射到移动目标并返回的时间来计算距离，再根据多个基站的距离差异来确定移动目标的位置。
具体实现时，基站发送一个UWB信号，移动目标接收到信号后，通过时钟同步和时间戳等技术，测量信号的往返时间，然后根据光速和信号传播速度计算出距离。
通过多个基站同时测量距离，可以得到移动目标的准确位置。
2. RSSI定位原理RSSI定位原理是通过测量接收到的UWB信号的强度来确定移动目标的位置。
当移动目标接收到基站发送的UWB信号后，根据接收到的信号强度可以推算出距离的近似值。
通过多个基站同时测量信号强度，可以利用三角定位法计算出移动目标的准确位置。
3. 多径传播特性在室内环境中，UWB信号会经历多次反射、散射和折射等多径效应，导致信号的传播路径不唯一。
为了准确测量信号的到达时间差和强度差，需要对多径传播特性进行建模和校正。
浅谈UWB定位技术
浅谈UWB定位技术作者：王波来源：《中国新技术新产品》2011年第23期摘要：长期以来，卫星定位系统在定位领域应用最为广泛，比如说GPS定位系统，主要是为船舶，汽车，飞机等运动物体进行定位导航。
但卫星定位系统也有不足。
卫星定位系统不足之处在于定位信号到达地面较弱，不能穿透建筑物，定位精度不足，终端设备成本较高等。
因此不适合室内定位。
一直以来，对于室内定位人们都在寻找一种合适的技术，而随着UWB 技术的出现与发展，让人们看到了希望。
此篇文章着重介绍了UWB定位的原理，分析了UWB技术应用于室内精确定位的优势，并分析了UWB技术广泛应用还存在哪些障碍。
关键词：UWB；无线定位中图分类号：TN92 文献标识码:A1UWB技术简介Ultra Wideband(UWB)也可称为脉冲无线电，可追溯至19世纪。
至今UWB还在争论之中。
UWB调制采用脉冲宽度在ns级的快速上升和下降脉冲，脉冲覆盖的频谱从直流至GHz，不需常规窄带调制所需的RF频率变换，脉冲成型后可直接送至天线发射。
脉冲峰峰时间间隔在10 - 100 ps级。
频谱形状可通过甚窄持续单脉冲形状和天线负载特征来调整。
UWB信号在时间轴上是稀疏分布的，其功率谱密度相当低，RF可同时发射多个UWB信号。
UWB信号类似于基带信号，可采用OOK，对映脉冲键控，脉冲振幅调制或脉位调制。
UWB不同于把基带信号变换为无线射频 (RF) 的常规无线系统，可视为在RF上基带传播方案，在建筑物内能以极低频谱密度达到100 Mb/s数据速率。
为进一步提高数据速率，UWB应用超短基带丰富的GHz级频谱，采用安全信令方法(Intriguing Signaling Method)。
基于UWB的宽广频谱，FCC在2002年宣布UWB可用于精确测距，金属探测，新一代WLAN和无线通信。
为保护GPS，导航和军事通信频段，UWB限制在3.1 - 10.6 GHz和低于41 dB发射功率。
基于UWB的室内导航系统研究
基于UWB的室内导航系统研究随着数字化时代的到来，人们对于室内导航系统的需求日益增长。
特别是在大型商场、机场、医院等场所，人们往往会迷失方向，无法快速找到目的地。
室内导航系统的研究和应用成为了当前热门的话题之一。
在众多的室内定位技术中，UWB（Ultra-wideband）技术因其高精度和低功耗等优势，成为了研究的热点之一。
本文将从UWB技术的特点、室内导航系统的原理和应用以及当前研究现状等方面进行深入分析和讨论。
一、UWB技术的特点UWB技术是一种利用超宽带脉冲信号进行通信和定位的技术。
其主要特点包括带宽大、抗干扰能力强、穿墙能力强等。
相比于其他室内定位技术如Wi-Fi、蓝牙等，UWB技术具有以下优势：1. 高精度：UWB技术可以实现厘米级别的定位精度，远远高于其他室内定位技术。
2. 低功耗：UWB技术在实现高精度定位的能够保持低功耗，延长设备的使用时间。
3. 抗干扰能力强：UWB技术在复杂的室内环境中，能够有效克服多路径传输和信号干扰的问题。
基于以上特点，UWB技术被广泛应用于室内定位、室内导航以及无人驾驶等领域。
二、室内导航系统的原理和应用室内导航系统是利用各种室内定位技术，将用户从起点引导至终点的系统。
其基本原理是通过对用户位置的实时监测和分析，结合地图信息和路径规划算法，为用户提供准确、快速的导航服务。
室内导航系统的应用包括但不限于：1. 商场导购：在大型商场中，用户往往会因为店铺众多而感到迷失，室内导航系统可以帮助用户快速找到目标店铺。
2. 医院导诊：在医院中，患者和家属常常需要寻找特定的诊室或医生办公室，室内导航系统可以帮助他们快速找到目的地。
3. 机场导航：机场是一个庞大且拥挤的场所，乘客需要准时找到登机口或者行李提取处，室内导航系统可以帮助他们有效规避拥挤，准时到达目的地。
室内导航系统在诸多场景中都具有广泛的应用前景，可以为用户提供更加便利和舒适的服务体验。
目前，基于UWB的室内导航系统的研究已经取得了许多进展。
基于UWB技术的室内定位与导航算法研究
基于UWB技术的室内定位与导航算法研究室内定位与导航算法是近年来被广泛研究和应用的一个领域。
随着无线技术的发展和智能化设备的普及，人们对于室内定位和导航的需求越来越高。
在诸多的室内定位技术中，UWB（Ultra-Wideband）技术因其在室内环境下具有高精度、高可靠性和高安全性等特点而备受关注。
本文将基于UWB技术的室内定位与导航算法进行深入研究，从算法原理、系统设计和实际应用等方面进行探讨。
首先，我们需要了解UWB技术的基本原理。
UWB技术是一种在较宽的频带范围内传输短脉冲的无线通信技术。
其通过测量脉冲信号的到达时间差、相位差或幅度差等参数来实现定位。
UWB技术具有传输带宽大、穿透障碍能力强、抗多径干扰等特点，适用于室内定位和导航应用。
在基于UWB技术的室内定位与导航算法研究中，首先需要进行场景建模和信号传播模型的研究。
通过分析建筑物的结构、材料和传播环境等因素，建立室内场景的模型，预测信号在室内环境中的传播特性。
同时，还需要考虑多径效应、阴影效应和干扰等因素对信号传播的影响，以提高定位和导航的准确性和可靠性。
其次，需要研究基于UWB技术的定位算法。
室内定位算法可以分为基于测距和基于角度的方法。
基于测距的定位算法主要通过测量信号的到达时间差或相位差来计算距离，进而实现定位。
常用的算法包括Time of Arrival（TOA）、Time Difference of Arrival（TDOA）和Angle of Arrival（AOA）等。
而基于角度的定位算法则通过测量信号的入射角度来计算位置，常用的算法有Arrival Time Difference（ATD）和Angle of Arrival （AOA）等。
综合基于测距和基于角度的方法可以提高定位的精度和可靠性。
然后，需要探讨基于UWB技术的导航算法。
导航算法主要通过分析用户的移动轨迹、目标位置和环境信息等来确定合适的导航路径。
在室内环境中，建立地图模型是导航算法的基础。
高精度定位：室内定位为何要选用UWB定位技术？
高精度室内人员定位：室内定位为何要选用UWB人员定位技术？室内人员定位是指在室内环境中对人员或物质进行定位。
相对于室外环境，室内环境布局更为复杂、精细，遮挡物也更多。
因此对定位系统的精度、抗干扰性有更高的要求。
纵观目前室内定位所用到的技术，可以从定位精度上可分为三大类：一是精准室内定位，即精度在亚米级，像UWB，精度在10至50cm；二是米级定位，如蓝牙iBeacon定位，约1至3米的定位精度；三是区域级定位，即房间级的定位，如RFID、WIFI（WiFi的精度约为3至10米）、ZigBee(精度在3至5米)。
室内定位最主要的目的，并不仅仅是用于导航，更是为了对人员或物资进行定位管理。
相对来说，WiFi定位使用的较少，因为在实际环境中Wifi的定位经度在3~5米，达不到精准定位的要求。
不过WIFI与125K低频的RFID感应器相结合，等移动设备中通过RFID做定位补充是可以做到房间级的，但成本很高。
蓝牙定位容易集成在手机，但蓝牙定位主要应用于小范围定位。
UWB高精度人员定位系统具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能够提高精确定位精度等优点，通常用于室内人员、物体的定位跟踪或导航。
因此，高精度的UWB定位技术成为了最为常用的室内定位技术。
随着UWB定位技术的日益完善、物联网科技的快速发展，医院、机场、化工厂、隧道、养老院等场所对于定位的需求也逐渐增多。
医院希望对医疗设备进行实时定位，便于需要时快速调用；希望能对特殊病患进行定位监护，防止其发生意外。
高危化工厂需要对人员进行定位管理，防止发生安全事故等。
可以说，室内定位在化工、电力、医疗等行业均展现出了广阔的市场前景。
基于UWB的室内定位技术综述
基于UWB的室内定位技术综述本文旨在综述基于UWB（超宽带）技术的室内定位技术，介绍其现状、发展趋势、原理、算法和精度评估方法，并探讨其应用前景和研究方向。
UWB技术是一种利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的无线通信技术，具有高带宽、低功耗、抗干扰能力强等优点。
在室内定位中，UWB技术通过测量信号传输时间差来实现位置定位。
室内定位技术是指通过无线信号、传感器、图像识别等技术，在室内环境中实现目标物体的位置定位。
根据定位原理，室内定位技术可分为基于测距的定位技术和基于非测距的定位技术。
其中，基于测距的定位技术包括TOA、TDOA、AOA等，基于非测距的定位技术包括指纹库定位、基于场景分析的定位等。
在室内环境中，UWB技术具有较高的定位精度和稳定性，是一种有效的室内定位技术。
UWB技术在室内定位中具有以下应用场景和优势：室内精确定位：UWB技术通过测量信号传输时间差，可以实现厘米级的室内定位精度，适用于工厂、仓库、医院等需要高精度定位的场所。
人员跟踪与定位：UWB技术可以用于人员跟踪与定位，实现智能监控、紧急救援等功能。
例如，在医院病房中，可以通过UWB技术对医护人员进行实时跟踪和定位，以便在紧急情况下快速找到医生。
物联网应用：UWB技术可以与其他无线通信技术相结合，实现物联网应用中的定位功能。
例如，在智能家居中，可以通过UWB技术对智能设备进行精确的定位和控制。
然而，UWB技术在室内定位中也存在一些挑战和限制。
UWB信号容易受到多径效应和噪声干扰，这可能导致定位精度的下降。
UWB技术在室内的覆盖范围相对较小，这限制了其应用场景。
UWB技术的硬件成本较高，这也限制了其广泛应用。
为了提高UWB室内定位技术的精度和稳定性，可以采取以下措施：引入多天线技术：通过在发射端和接收端使用多个天线，可以有效地减小多径效应和噪声干扰，提高信号的接收质量。
优化信号处理算法：针对UWB信号的特点，可以开发针对性的信号处理算法，以减小多径效应和噪声干扰对定位精度的影响。
基于UWB的室内导航系统研究
基于UWB的室内导航系统研究UWB（Ultra-Wideband）是指超宽带技术，是一种用于室内定位和跟踪的无线通信技术。
UWB技术在室内导航系统中具有很高的精度和准确性。
本文将探讨UWB技术在室内导航系统中的应用以及研究现状。
1. UWB技术的原理UWB技术是一种通过发送超短脉冲信号进行通信的技术，它的带宽通常在500MHz以上，可以在空间上实现高分辨率的距离测量。
UWB定位系统通常包括标签、锚点、计算设备和界面软件。
标签和锚点是系统的基本部件，标签通常是由电池供电的小型设备，可以带有加速度计，陀螺仪和磁力计等传感器，以便测量空间位置。
锚点通常是电源供应的设备，用于向标签发送超短脉冲信号。
锚点发送的信号经过时间差测量后，可以测量标签与锚点之间的距离。
通过测量标签到多个锚点的距离，可以确定标签的位置。
2. 室内导航系统的应用室内导航系统可以在大型室内场所（如商场、机场和医院等）中提供导航和定位服务。
使用UWB技术的室内导航系统可以帮助用户在位置和导航方面得到更准确的信息。
在商场或购物中心等对“走失”的孩子或者老人进行定位有着广泛的应用。
此外，室内导航系统还可以在医院和图书馆等大型场所中提供定位和导航服务，使用户更容易找到自己要去的地方。
在UWB技术中，时间差测量（TDoA）和脉冲多边形（PSP）是两种常用的定位技术。
TDoA 技术采用多个锚点对标签的到达时间进行测量，而PSP技术则通过测量标签与多个锚点之间的距离来确定标签的位置。
除了这两种技术，还有基于双向测距（Two-Way Ranging）的UWB定位技术。
在现有的研究中，有很多关于UWB技术在室内导航系统中的应用的研究。
例如，一些研究试图使用UWB技术对室内环境进行三维建模，从而更好地理解环境和提供更准确的位置信息。
在另一项研究中，研究人员使用UWB技术对室内导航系统定位精度进行了实验，并开发了一个用于测试室内导航系统性能的基准测试平台。
UWB定位技术浅析
UWB定位技术浅析一、概念超宽带无线通信技术（UWB）是一种无载波通信技术，UWB不使用载波，而是使用短的能量脉冲序列，并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围内。
传统通信方式使用的是连续波信号，即本地振荡器产生连续的高频载波，需要传送信息通过例如调幅，调频等方式加载于载波之上，通过天线进行发送。
现在的无线广播，4G通信，WIFI等都是采用该方式进行无线通信。
下图是一个使用调幅方式传递语音信号的连续波信号产生示意图。
图1 连续波调幅信号而IR-UWB信号，不需要产生连续的高频载波，仅仅需要产生一个时间短至nS级以下的脉冲，便可通过天线进行发送。
需要传送信息可以通过改变脉冲的幅度，时间，相位进行加载，进而实现信息传输。
下图是使用相位调制方式传输二进制归零码的IR-UWB信号产生示意图。
图2 IR-UWB调相信号从频域上看，连续波信号将能量集中于一个窄频率内，而UWB信号带宽很大，同时在每个频点上功率很低，如图3所示。
图3 信号频谱对比图在无线定位中，使用IR-UWB信号相对于窄带信号的主要优势为，IR-UWB信号能准确分立无线传输中的首达信号和多径反射信号，而窄带信号不具备该能力。
主要有三种应用：成像、通信与测量和车载雷达系统，再宏观一点，可以分为定位、通信和成像三种场景。
通信：因为大带宽，所以UWB一度被认为是USB数据传输的无线替代方案，蓝牙的问题是传输速度太慢。
UWB还常用于军用保密通信，这主要也是因为UWB脉冲的能量很低，很容易低于噪声门限，不容易被其它无线电系统监听到。
UWB通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，能实现数百Mbit/s至2Gbit/s的数据传输速率。
而且具有穿透力强、功耗低、抗干扰效果好、安全性高、空间容量大、能精确定位等诸多优点，可以说是个超级“潜力股”，很有可能在将来成为家庭主用的无线传输技术。
成像：UWB系统的带宽很宽，目前UWB穿墙雷达是很广泛的应用，具体做法是利用窄脉冲传过墙壁，获得墙对面的回波，可以得到成像，成像误差很低。
室内定位的常见技术
室内定位的常见技术一、蓝牙技术蓝牙技术是一种基于无线电的短距离通信技术，通过测量信号强度和时间差来计算位置。
蓝牙室内定位系统通过在室内布置多个蓝牙信标，形成一个蓝牙信标网络，信标网络中每个信标会定期发出信号，终端设备进入信标网络范围后，通过接收信号，利用三角测量算法确定终端设备的精确位置。
二、WiFi指纹WiFi指纹技术利用了无线局域网（WLAN）的信号特征来实现室内定位。
该方法首先需要建立一张“指纹”地图，该地图记录了不同位置的WLAN信号特征（如信号强度、到达角度等）。
当设备进入定位区域后，通过实时测量接收到的WLAN信号特征与“指纹”地图中的特征进行比对，即可确定设备的位置。
三、UWB技术超宽带（UWB）是一种无线通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此具有频谱宽、带宽高、低功耗等特点。
UWB室内定位系统通过在室内布置多个UWB接收器，当终端设备发送UWB脉冲信号时，接收器可以记录下信号的到达时间（TOA）或到达时间差（TDOA），并通过数学算法计算出设备的位置。
四、红外线技术红外线室内定位系统利用了红外线的不可见性和直线传播的特性。
在室内布置多个红外线接收器，当终端设备发送红外线脉冲信号时，接收器可以记录下信号的到达时间（TOA）或到达时间差（TDOA），并通过三角测量算法计算出设备的位置。
五、超声波定位超声波室内定位系统利用了超声波的指向性和回声原理。
在室内布置多个超声波接收器，当终端设备发送超声波脉冲信号时，接收器可以记录下信号的到达时间和强度，并通过三角测量算法计算出设备的位置。
六、图像识别图像识别室内定位系统利用了图像处理和计算机视觉技术。
在室内布置多个摄像头，通过实时拍摄室内环境并识别图像中的特征点（如物体、文字等），结合已知的室内地图信息，通过算法确定终端设备的位置。
七、惯性导航惯性导航是一种基于加速度计和陀螺仪等惯性传感器的导航方式。
通过实时测量加速度和角速度等信息，结合初始位置和航向等信息，通过积分算法计算出终端设备的实时位置和姿态。
高精度UWB室内定位技术详细介绍
1方案概述1.1场景概述(技术咨询可联系北京华星智控公司)高精度无线定位系统可以满足工业上对人员、设备等的定位需求。
系统可以提供最优达10厘米级、一般情况下30厘米以下定位精度，系统定位微基站支持多定位单元扩展，定位微标签支持刷新率在线调整功能。
系统基于先进的基于无线超窄脉冲波的无线定位原理，抗干扰能力强，系统性能稳定可靠，架设简单，维护方便，适合工业应用。
1.2无线超窄脉冲定位技术特点传统的无线定位系统使用WiFi、蓝牙及Zigbee等技术，基于接收信号强度法（RSSI）来对标签位置进行粗略估计，定位精度低，且容易受到干扰，定位稳定性难以适应室内应用的要求。
基于超窄脉冲技术的无线定位技术，从根本上解决了这一问题。
下图说明了无线定位技术的发展路线。
RFID WiFi iBeacon UWB\无线超窄脉冲电磁波，使用脉冲宽度为ns级的无线脉冲信号作为定位载波，是无线定位领域的定位精度最高，性能最为稳定的技术。
在频域上，由于其占用的频带较宽（也被称为超宽带技术，UWB技术），且无线功率密度较低，对于其他的无线设备来说相当于噪声信号，不会对其造成干扰，也加强了自身的抗干扰性。
无线定位系统基于超窄脉冲技术，成为国内领先的高精度无线定位产品。
1.3基本定位原理无线定位系统使用先进的超窄脉冲精确测量飞行时间技术，实现了底层的精确测距/计时；结合位置解算算法，实现了上层的精确定位。
其基本原理如下图所示。
1.4L ocalSense无线定位系统架构无线定位系统的系统架构如下图所示。
系统主要包括定位微基站、定位微标签、定位解算服务器、定位解算引擎及POE交换机、网线等网络设备构成。
下图中，绿色框选的区域为基础定位单元区，该区域内的定位基站使用POE网线供电并通讯；人员或设备通过佩戴或安装LocalSense定位微标签实现区域内的实时位置定位。
LocalSense 微基站LocalSense微基站LocalSense微标签在大区域工业应用场合，本系统使用分层网络拓扑结构，如下图所示。
UWB室内人员定位技术原理与流程
UWB室内人员定位技术原理与流程
UWB室内人员定位技术原理
UWB室内人员定位技术即超宽带技术，它是一种无载波通信技术，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。
传统的定位技术是根据信号强弱来判别物体外置，信号强弱受外界影响较大，因此定位出的物体位置与实际位置的误差也较大，定位精度不高，而UWB高精度人员定位采用了宽带脉冲通讯技术，具备极强的抗干扰能力，使定位误差减少。
UWB定位技术的出现填补了高精度定位领域的空白，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供厘米级的定位精度等优点。
UWB高精度人员定位技术流程
1、利用单基站定位一般采用AOA算法，采用多基站定位多采用TDOA算法。
2、定位引擎参考标签发送过来的校准数据，确定标签达到不同定位基站之间的时间差，并利用三点定位技术及优化算法来计算标签位置。
3、定位标签发送的UWB脉冲串被定位基站接收。
4、每个定位标签以UWB脉冲重复不间断发送数据帧。
5、每个定位基站利用高敏度的短脉冲侦测器测量每个定位标签的数据帧到达接收器天线的时间。
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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。
UWB室内人员定位系统介绍
UWB室内人员定位系统介绍伴随着科学技术的进步和行业的需求，对定位服务的需求也越来越大。
UWB室内人员定位就像一匹黑马，通过高精度的室内定位技术，在各行各业的智能化管理系统中得到了广泛的应用，为企业提供了精确的位置信息数据，成为物联网时代的重要基础。
乾坤物联专注于UWB定位技术及产品研发的物联网，致力于用更精准、更稳定的定位技术服务各行各业，提升行业工作效率，保障人员安全。
据统计，普通人有80%时间实在室内度过，而在众多的数据中，位置数据是一个重要的维度，未来50%以上的信息都与位置数据相关。
要采集位置数据就需要依赖定位技术，随着技术的发展，定位技术的各项性能指标也得到了长足的进步，其中高精度人员定位领域主要就是UWB室内定位系统，并已经在各行业逐渐开启。
UWB室内人员定位应用范围事业单位应用：公、检、法、司、机关等。
工业类应用：货品仓库、智能工厂、地铁、隧道、矿井等。
商业类应用：商场、博物馆、体育馆、展览馆、图书馆、底下车库等。
消费类应用：防丢器、跟随器等。
UWB室内定位技术核心精准实时UWB室内人员定位就是依托全球领先的UWB定位技术，由硬件基站、标签、定位引擎软件构成，结合智能硬件、物联网传感、大数据分析等新型信息技术，以满足不同行业使用场景为导向，为客户提供全方位位置物联网解决方案。
UWB高精度人员定位系统可以满足室内应用场景中人员、设备的定位需求，以UWB室内定位来说，标签定位精度可达10cm，定位基站覆盖面在500m，同时还具备了高动态、高容量、低功耗的优点。
综合考虑，UWB室内定位技术作为物联网产业发展的基础，提供高精度的室内定位位置服务，为智能化产业管理提供强大的信息数据，在未来的智能时代具有广阔的生态空间和发展潜力，UWB室内定位系统自然可以获得更大的市场机会。
室内定位：基于UWB定位技术的室内定位系统.docx
室内定位：基于UWB定位技术的室内定位系统随着物联网科技的日益成熟,定位技术不再只是室外定位的专属,各行各业对室内定位的需求都在日益增加。
在日常生活中,我们常常用GPS定位技术来对人员、物体进行定位。
而在很多企业,通常使用的都是UWB定位系统。
为什么使用UWB定位技术？首先,大多数的企业是对人员进行室内定位,而GPS定位属于卫星导航定位,更适用于室外定位。
UWB定位是通过TDOA到达时间差的算法来实现人员定位的,有抗遮挡、抗干扰的优点,更适用于室内定位。
其次,UWB是一种实时定位技术,可以不停的上报当前的人员数据,实时性非常强。
再者,UWB定位系统的超高精度,定位误差小于10cm,使企业能够很精确的对人员进行监控。
最为重要的是,UWB定位系统还可提供电子围栏、寻呼报警等效用,来帮助企业保障企业人员安全、提高生产效率。
恒高科技的UWB定位方案中,提供了实时位置信息监控、智能巡检、静态/动态电子围栏、行为监测、寻呼报警等效用,来确保企业生产工作的安全和运维工作的效率。
1、实时位置信息监控,便于实现人员管理通过对员工行为的监管,形成良好的作业习惯,减少违规操作,提高安全管理质量。
并且当员工遇到危险时,救援人员可根据定位,迅速找到员工位置,提高救援效率。
2、智能巡检,监测员工是否正确巡检可针对生产设备的巡检要求,自定义规划巡检点和路线,设置巡检周期,制定任务。
管理人员可查看巡检人员的巡检时长、巡检轨迹,防止员工漏查、重复检查。
3、静态/动态电子围栏,确保员工处于安全区在危险区域设置电子围栏,如没有进出权限的人员进入该区域,UWB定位系统会进行实时报警,提醒该人员和管理人员提高警惕,保障人身安全。
4、行为监测,确保员工无异常行为可对区域内实施各种行为监测,包括超时监测、聚众监测、不动监测等等,全方位智能化管理,提高管理质量,保障员工人身安全。
5、寻呼报警,确保危险发生时,员工及时撤离当有危险情况发生时,员工可通过UWB定位标签实时向控制中心发送SOS报警信息；不仅如此,控制中心也可实时对施工人员进行寻呼,下发撤离命令。
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技术盛宴-浅谈UWB室内定位技术
技术盛宴| 浅谈UWB室内定位技术
技术背景
随着无线通信技术的发展和数据处理能力的提高，基于位置的服务成为最有前途的互联网业务之一。
无论移动在室内还是室外环境下，快速准确地获得移动终端的位置信息和提供位置服务的需求变得日益迫切。
通信和定位两大系统正在相互融合、相互促进。
利用无线通信和参数测量确定移动终端位置，而定位信息又可以用来支持位置业务和优化网络管理，提高位置服务质量和网络性能。
所以，在各种不同的无线网络中快速、准确、稳定地获取移动位置信息的定位技术及其定位系统已经成为当前的研究热点。
无线定位技术领域可分为广域定位和短距
离无线定位，广域定位可分为卫星定位和移动定位；短距离定位主要包括WLAN、RFID、UWB、蓝牙、超声波等。
当前应用的主要无线定位技术与无线定位测量方法的关联状况如下图：
无线定位技术与定位测量方法关联示意图
与室外环境相比，在室内环境中感测位置信息并且需要非常可观的精度是极具挑战性的，部分原因是各种物体反射和信号的分散导致。
而UWB（Ultra WideBand）是室内定位领域的
一项新兴技术，与其他定位技术相比，它具有更好的性能，更高精度，更适用于室内定位。
UWB定位技术概述
UWB超宽带技术与传统通信技术有极大的差异，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。
超宽带室内定位可用于各个领域的室内精确定位和导航，包括人和大型物品，例如贵重物品仓储、矿井人员定位、机器人运动跟踪、汽车地库停车等。
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。
但是成本比较昂贵，网络部署复杂。
室内环境中的常用无线定位测量方法
无线定位测量方法是指分析接收到的无线电波信号的特征参数，然后根据特定算法计算被测对象的位置（二维/三维坐标：经度，纬度，高度）。
常用的室内无线定位测量方法如下：
●基于AOA（Angle of Arriva, 到达角度定
位）的定位算法
●基于TOA（Time of Arriva, 到达时间定
位）的定位算法
●基于TDOA（Time Difference of Arriva,
到达时间差定位）的定位算法
●基于RSS（Received Signal Strength,
接收信号强度定位）的定位算法
●混合定位
不同的算法，定位的精度也不同。
为了提高定位的精度，也可以采用多种技术的组合。
基于AOA的定位算法
AOA定位是通过基站天线或天线阵列测出
AOA定位测量方法
终端发射电波的入射角（入射角是光源与法线的夹角），从而构成一根从接收机到终端的径向连线，即方位线。
利用两个或两个以上AP接入点提供的AOA测量值，按AOA定位算法确定多条方位线的交点，即为待定终端的估计位置。
基于TOA的定位算法
TOA技术是指由基站向移动站发出特定的测距命令或指令信号，并要求终端对该指令进行
TOA定位测量方法
响应。
基站会纪录下由发出测距指令到收到终端确认信号所花费的时间，该时间主要由射频信号在环路上的传播时延、终端的响应时延和处理时延、基站的处理时延组成。
如果能够准确地得到终端和基站的响应和处理时延，就可以算出射频信号的环路传播时延。
因为无线电波在空气中以光速传播，所以基站与终端之间的距离可以估算出来。
当有三个基站参与测量时，就可以根据三角定位法来确定终端所在的区域。
基于TDOA的定位算法
TDOA定位算法是一种利用时间差进行定
TDOA定位测量方法
位的方法，通过测量信号达到基站的时间，可以确定信号源的距离，利用信号源到多个无线电监测站的距离（以无线电基站为中心，距离为半径作园），就能确定信号的位置。
通过比较信号到达多个基站的时间差，就能做出以检测站为焦点、距离差为长轴的双曲线的交点，该交点即为
信号的位置。
TDOA是基于多站点的定位算法，因此要对信号进行定位必须有至少3个以上的监测站进行同时测量。
而每个监测站的组成则相对比较简单，主要包括接收机、天线和时间同步模块。
理论上现有的监测站只要具有时间同步模块就能升级为TDOA监测站，而不需要复杂的技术改造。
基于RSS的定位算法
在基于RSS的算法中，被跟踪目标测量来自多个发射器接收的信号强度，以便使用信号强度作为发射器和接收器之间距离的估算参数。
这样，接收器将能够估算其相对于发射器节点的位置。
在基于RSS的算法中，无线信号传输过程
中的多径效应和通过障碍时产生的阴影效应是产生定位误差的主要原因。
在开放空间里，若无障碍物的阻隔，可以得到较为精确的定位，而在很多环境下，因为存在各种各样的障碍物导致的多径效应，衰减，散射等等不确定因素，将大大影响其定位精度。
另外，基于RSS的算法与其他算法相比也具有一些优势，在基于RSS的算法中，移动标签仅用作接收器，因此依赖于来自多个发射器的接收信号的强度来找到它们的位置。
以这种方式，基于RSS的算法倾向于具有较少的通信流量，这有助于改善信道访问控制和定位准确性。
此外，较少的通信流量有助于克服对使用中的标签数量的限制。
移动标签只是接收器，数量没有限制。
基于RSS的算法可以分为两种主要类型：
三边测量和指纹识别。
三边测量算法使用RSS 测量来估计到三个不同参考节点的距离，从而估计当前位置。
另一方面，指纹识别需要收集场景RSS指纹的数据集，该数据集则用于将在线测量与数据集中最接近的指纹匹配用以估计位置。
混合定位
目前，混合定位已成为新的无线定位主流。
混合定位的核心思想依赖于可靠的短程测量的使用，以提高无线系统的位置估计的准确性。
用已经实现了基本独立的无线定位测量方法（RSS、TOA、TDOA、AOA等）的不同组合来增强位置估算的准确性。
UWB所采用的定位测量方法
对于UWB定位而言，AOA不如其他算法
实用。
此外，AOA需要传感器之间的大量合作，并且会受到误差累积的影响。
虽然AOA具有可接受的准确度，但对于具有强散射的UWB信号而言其功能较弱。
另一方面，RSS算法相对于其他算法没有有效地利用UWB的高带宽。
RSS更适合使用窄带信号的系统。
而TOA算法在基于UWB的系统等宽带系统中表现更好。
使用RSS算法，在提高可实现的准确度的意义上，对大带宽没有积极影响。
与提供高精度的时间方法相比，这使得RSS方法的使用效率降低。
关于在二维空间中的定位，TDOA算法需要至少三个适当定位的基站，而AOA算法仅需要两个基站用于位置估计。
就准确性而言，当目标物体远离基站时，角度测量中的微小误差将对准
确性产生负面影响。
TDOA和AOA定位算法可以组合在一个算法中，它们可相互补充，这种算法具有实现高定位精度的优点。
由于UWB信号的高时间分辨率，TOA和TDOA相对于其他算法具有更高的准确度。
对目前UWB定位来说最有效的解决方案是采用TOA与TDOA的混合定位算法，因为结合了两种算法的优点。
总结
室内定位技术众多，各种技术都有自己的局限性，彼此间又在一定程度上存在互相竞争。
高精度室内定位技术均需要比较昂贵的额外辅助设备或前期大量的人工处理，这些都大大制约了技术的推广普及。
低成本的定位技术则在定位精
度上需要提高。
在提供高精度定位的基础上降低成本也是室内定位的一个方向。
未来的趋势一定是多种技术融合使用，实现优势互补，以面对复杂环境。
其中成本越低、兼容性越好、精度越高的技术越容易普及。
下图是UWB与其他常用室内定位技术之间的比较。
常用室内定位技术之间比较
写在最后
在工业4.0的物联网体系中，关键位置定位信息，是工业信息智能化的重要组成部分，解决的是4.0时代工业现场供应链组件、生产设备、调度车辆与操作人员精确定位的问题，是对生产组织过程进行智能分析、科学决策的前提条件。
锐捷网络人员资产定位管理方案通过融合感知级别的无源RFID应用、米级定位的有源RFID应用、亚米级定位的UWB超宽带应用和锐捷物联网平台，提供一套软硬件综合应用解决方案。
可实现实时定位、人员资产分布、历史轨迹回放、电子围栏报警、物资管理、物资盘点等功能。
可广泛应用于隧道管廊、司法监狱、大型工厂、石油化工、养老医院、仓储物流、智能楼宇、机场车站等对人员和资产有定位管理需求的
场景。
根据定位需求的不同，提供多种定位方案，实现需求与成本的完美平衡。
以上内容由锐捷网络提供。