UWB是极具潜力的高精度定位技术,相较于其他技术具备竞争优势
UWB(Ultra Wide Band)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号。在传统通信体制中,数据传输一般都需要使用载波来承载,UWB 则不需要,取而代之的是通过发送和接收具有纳秒甚至亚纳秒级的极窄脉冲来传输数据,一个信息比特可映射为数百个这样的脉冲。正是这些纳秒级的时域脉冲,使得 UWB 信号具有极高的时间分辨率,非常适合高精度定位。
UWB 能安全地以极高精度定位对等的设备,并且可以在 200 米以内的可视范围操作。相对于带宽较窄发通信技术,UWB 的宽带应用意味着连接的高稳定性——即使在拥挤的多径信号环境中,也能提供高精度的定位,受到的干扰可忽略不计。
UWB与窄带的功率谱密度
资料来源:FiRa
目前,常见的定位技术主要有:蓝牙、RFID、WIFI、超宽带(UWB)、超声波等。相较于其他定位技术,超宽带(UWB)无线定位技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低,尤其是能提供非常精确的定位精度等优点,而成为未来无线定位技术的热点和首选。
总体来说,相较于其他技术UWB技术拥有3大优势:
1、高精度抗多径且实时定位
具有厘米级的高精度定位能力。UWB信号时域宽度极窄,接收端在测量时,能获得极高的时间分辨率,简单讲就是时间测量准,这是实现高精度定位的基础。同时它还具有很强的抗多径能力,不同方向到达的信号很难出现叠加干扰,这对高精度定位也非常有好处。此外,每秒200-1000次的刷新频率更是帮助UWB技术实现实时定位。
2、高安全高可靠兼技术共存
UWB通信系统的物理层技术具有天然的安全性能,其带宽大,发射功率谱密度比噪声还要低,承载的信息淹没在噪声中,被截获和干扰的概率非常低。反之,影响其他无线通信(如WIFI)的概率也非常低。同时,UWB工作在无线电频谱的不同部分,远离聚集在2.4GHz附近紧张的ISM频段,用于定位和测距的UWB脉冲在6.5至9GHz的频率范围内工作,不会干扰频谱中其他地方发生的无线传输。这意味着UWB与当今最盛行的无线通信技术共存,包括卫星导航、Wi-Fi、蓝牙,甚至近场通信(NFC)。
3、低功耗低成本可规模部署
UWB系统使用周期性的脉冲来发送数据,脉冲持续时间很短,一般在0.20ns~1.5ns之间,占空比非常低,省去了发送连续载波的大量功耗,因此功耗可以做到很低。部署UWB定位系统,有一定的硬件采购成本,但UWB基站覆盖范围大,典型半径达50-150米,同样面积下,需部署的设备更少。同时,UWB系统一旦部署调试完毕,几乎不用再改动,一次投入,可用10年,运营成本极低。
UWB技术优势
资料来源:FiRa