物联网常见定位技术之超宽带UWB技术

原标题:物联网常见定位技术之超宽带UWB技术

1.超宽带UWB(Ultra Wide Band)技术介绍

超宽带UWB(Ultra Wide Band)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。

UWB技术始于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术。2022年,美国联邦通信委员会(FCC)正式将 3.1 GHz- 10.6 GHz 频带作为室内通信用途对UWB 开放,标志着 UWB 开始用于民用无线通信。2023年初,国家工信部无线电管理局发布了《超宽带(UWB)设备无线电管理规定(征求意见稿)》,根据新版《规定》,未来国内UWB技术的使用频段为:7235-8750MHz。

2.UWB三大应用

(1)通信

作为一种通信技术,UWB的特点有:传输数据大,可达几百Mbit/s、传输距离可达上百米,不过传输距离远了之后传输能力会大幅衰减、安全性能高,对一般通信系统而言,UWB 信号相当于白噪声信号,很难被其他设备所获取。

(2)雷达

UWB作为雷达技术源具有的特点有:UWB具有较高的空间分辨能力、使其具有较强的目标识别能力等,可用于短距离雷达,车载活体检测等。

(3)高精度定位

UWB作为一种高精度定位能力其特点有:精度高,定位精度可达厘米级,这是目前市场上以射频信号做定位源定位精度做高的几乎,其次还有容量大,相较于其他的无线定位技术,有更大的容量,时延低等特点。

3.UWB定位三种算法模式

(1)TOF

TOF定位是基于测距的方式,标签和每个需要定位的基站发起测距,测距完成后进行位置计算。

零维模式下,只需要和一个基站测距即可;一维模式下,至少需要和一个基站测距;二维模式下,至少要和三个或以上基站测距,特殊模式下可以和两个基站测距;三维需要和四个基站进行测距。

物联网常见定位技术之超宽带UWB技术

(2)TDOA定位

TDOA是基于到达时间差定位,系统中需要有精确时间同步功能。

时间同步有两种,一种是通过有线做时间同步,有线时间同步可以控制在0.1ns 以内,同步精度非常高,但由于采用有线,所有设备要么采用中心网络的方式,要么采用级联的方式,但增加了网络维护的复杂度,也增加了施工的复杂度,成本升高。并且,系统中还有一个专用的有线时间同步器,价格昂贵;

另一种是通过无线做时间同步,采用无线同步一般可以达到0.25ns,精度稍逊于有线时间同步,但其系统相对来说更为简单,定位基站只需要供电,数据回传可以采用WiFi 的方式,有效降低了成本。

物联网常见定位技术之超宽带UWB技术

(3)AOA定位

AOA定位一般是基于相位差的方式计算出到达角度,一般不单独使用,由于AOA 涉及到角度分辨率的问题,若单纯AoA 定位,若离基站越远,定位精度就越差。AOA 可以配合TOF测距时下定位,此模式下,单基站就可以完成定位。

物联网常见定位技术之超宽带UWB技术

4.超宽带UWB的市场应用

基于上述UWB基础功能,我们大致可把UWB场景应用划分为消费电子、智能汽车、工业应用三大类:

物联网常见定位技术之超宽带UWB技术

(1)消费电子领域

智能手机、智能家居、新零售、增强现实 (AR) /虚拟现实 (VR)、体育赛事。

苹果在iPhone11及以后机型全系标配UWB芯片,AirPods、HomePod等也内置UWB芯片,苹果升级UWB芯片用以支持新发布的VisionPro;UWB可以跟踪运动员的快速运动过程,已在许多专业体育赛事中运用。

(2)智能汽车领域

数字钥匙、生物雷达、踢脚雷达、自主代客泊车(AVP)。

数字钥匙采用UWB技术可以防中继攻击,从而提高车辆安全性,UWB模块加装在车身域可以极大的提升用户体验;UWB应用在停车场,可以实现自主代客泊车。

(3)工业应用领域

沃旭智能在工业应用领域,利用UWB技术来实现人、车、物、料的人员精确定位,从而提高安全生产以及运营效率。

在电力安防领域,UWB技术可以对巡检,外委人员进行实时监测和定位,对人员异常行为的主动管理,保障电力安全生产的高效运行。

在隧道施工领域,利用UWB技术,实现地下空间人员的动态管理、环境安全管理等,保障人员施工安全。

在数字展馆中,位置数据与Unity3D、视频、音频、手游等多种系统结合的模式,实现“人物入画,实时跟随”的沉浸式体验。

在数字机房,精准位置数据,让数据中心人员身份可鉴别、位置可查询、轨迹可追踪、安全可保障,大大提升数据中心安防管控的效率。

在工厂车间,UWB技术可以实现对工厂中的人员、设备和物资进行实时跟踪和定位,提高生产效率。

在仓储物流,UWB技术可以实现物资的精准定位和管理,提高仓储物流的自动化水平和效率。返回搜狐,查看更多

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