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uwb超寬帶室內定位芯片定位方式TOF/TDOA優勢

2022-04-06 557

uwb超寬帶室內定位芯片定位方式TOF/TDOA優勢,隨著物聯網技術的發展和成熟,各行各業對資產、材料、人員等室內定位的要求也越來越高。UWB定位系統利用納秒到微秒的非正弦波窄脈沖傳輸數據并實現定位,其定位精度遠遠無法與其他定位技術相比。

uwb超寬帶室內定位芯片定位方式TOF/TDOA優勢

室內定位系統已成功將uwb超寬帶室內定位芯片定位技術與物聯網相結合,定位精度可高達10cm,實現了UWB定位系統在工業上的4.0、應用于石化、電力能源、公安司法等領域。


一、UWB定位系統定位方式


1、TOF技術

飛行時間法(Timeofflight,TOF)它是一種雙向測距技術,通過測量UWB信號在基站和標簽之間的飛行時間來計算距離。其基本原理是基站將uwb超寬帶室內定位芯片信號連續發送到被觀察對象(標簽)上,標簽收到信號后將UWB信號發送到基站。通過測量UWB信號飛行(往返)時間來獲得目標距離。


2、TDOA技術

uwb超寬帶室內定位芯片TDOA定位是雙曲線定位,需要在二維定位中使用四個定位基站。雙曲線可以通過測量標簽到每兩個基站之間的距離差來繪制,而標簽坐標可以通過曲線交點來確定。在實現這種方法的過程中,標簽只需要廣播一次UWB信號,有利于標簽的功耗和并發數量。


二、UWB定位系統的優勢


1)高精度10cm

uwb超寬帶室內定位芯片系統采用寬帶窄脈沖通信技術(時間分辨率極高,降低定位誤差)、多源數據集成(有效提高定位系統的抗干擾能力)和時間序列信號處理技術(在強多徑復雜環境中提取一路徑信號),實現定位目標的準確定位。


2)無線同步

UWB定位系統采用無線同步技術。通過不斷與其他基站交換團隊時鐘信息,每個基站終實現并保持整體時間協調。也就是說,UWB信號交互每隔一段時間,告訴其他基站現在在什么時候,然后調整自己的時間與其他基站保持一致。


無線同步取決于UWB的測量時間精度。時間精度越高,兩個uwb超寬帶室內定位芯片基站之間的時間誤差越小,時間同步程度越高。無線同步的優點是基站之間不需要有線連接,所以部署難度低,成本低。


3)工作時間短,設備功耗低

UWB定位系統使用間歇脈沖發送數據,脈沖持續時間很短,一般在0.20ns~1.5ns之間,有空占空因數,系統功耗可以很低,高速通信時系統功耗只有幾百μW~幾十mW。民用UWB設備的功率一般是傳統手機所需功率的1/100左右,是藍牙設備所需功率的1/20左右。因此,與傳統無線設備相比,UWB設備的電池壽命具有很大的優勢。


4)干擾其他設備

由于uwb超寬帶室內定位芯片脈沖極窄和頻帶極寬,其帶寬相當于1000個電視頻道或3萬個FM廣播頻道,因此單位頻寬內的功率密度相當低。美國FCC嚴格限制UWB的發射功率,其功率密度甚至低于一般噪聲水平(例如,低于筆記本電腦的輻射)。因此,UWB對其他設備的影響很小。


5)1S內可同時工作的標簽多,容量高

UWB定位系統使用的帶寬超過1GHz,甚至高達幾個GHz,所以每個UWB信號的持續時間都很短。一般來說,我們可以將信號通信視為不同寬度的車輛,如自行車(UWB信號)、汽車(窄帶信號),道路寬度必須(時間資源),車輛越窄,道路容納的車輛越多,如只有自行車在路上行駛,只有汽車在路上行駛,自行車容量將大大大于汽車。因此,uwb超寬帶室內定位芯片定位系統容量大,可同時容納數百個定位標簽。