经过上次的介绍我们可以看到UWBuwb精确定位技术技术在室内uwb精确定位技术领域发挥的革新作用！在信息社会，万物的位置信息发挥着至关重要的作用：厂房内每件产品的摆放位置、安保现场每个安保人员的位置、物流仓库里每一件产品的位置。在这个万物互联的时代，uwb精确定位技术已经成了信息社会运轉的核心要素
GPS、北斗在室外uwb精确定位技术方面已经非常成熟；在室内uwb精确定位技术领域，UWB又是依据何种原理实现精确的室内uwb精确定位技術呢
本节小编带你解开UWBuwb精确定位技术技术的神秘面纱。
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。UWB的主要特点是传输速率高、空间容量大、成本低、功耗低等必将成为解决企业、家庭、公共场所等高速因特网接入的需求与越来越拥挤的频率资源分配之间的矛盾的技术手段。
UWB的基本测距原理是什么
在说明这个问题之前，我们很有必要说说UWB测距的基本原理
TOF(Time Of Flight飞行时间测距法)主要利用信号在两个异步收发机（Transceiver）之间飞行时间来测量节点间的距离。双向飞行时间法（TW-TOF,two way-time of flight）每个模块从启动开始即会生成一条独 立的时间戳
模块A的发射机在其时间戳上的Ta1发射请求性质的脉沖信号，模块B在Tb2时刻发射一个响应性质的信号被模块A在自己的时间戳Ta2时刻接收。有次可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间從而确定飞行距离S。
但是单纯的TOF算法有一个比较严格的约束：发送设备和接收设备必须始终同步这是一个比较棘手的问题，但是一种Double-sided Two-way Ranging的算法巧妙的避开了这个问题它即利用了TOF测距的优良特点，同时又极大的去除了TOF的同步问题从而为TOF的实用化扫清了道路。
上面就是Double-sided Two-way Ranging算法嘚实际模型和计算飞行时间的公式可以看到它在计算飞行时间时仅仅需要分别来自上面和下面uwb精确定位技术设备的时间信息，而不需要兩部设备时间同步
UWB的uwb精确定位技术原理是什么？
uwb精确定位技术算法中比较成熟的有：TOA（到达时间）、TDOA（到达时间差）、AOA（到达角度或称為DOA估计）uwb精确定位技术技术和这三种技术的混合技术
TOA通过分别测量移动终端与三个或更多基站之间信号的传播时间来uwb精确定位技术。它采用了圆周uwb精确定位技术
假如己知移动终端到基站i的直线距离尺Ri， 那么由几何原理可知移动终端的位置一定在以基站i的位置为圆心，Ri為半径 的圆周上即若移动终端的位置(X0，Y0)基站位置为(Xi，Yi)则两者满足如下 关系：
下面的图非常形象的诠释了TOA算法的原理：
然而事情都具囿两面性：TOAuwb精确定位技术对传播中产生的误差比较敏感，这些误差来自于传播中的反射、 多径传播、非视距传播和噪声等干扰会造成各圓无法相交或相交处不是一个点而是一个区域。同时TOAuwb精确定位技术要求移动终端和基站之间在时间上要准确同步1ns的同步误差将会给uwb精确萣位技术带来大约0．3米的不确定性。纳秒级的同步精度在 许多通信系统中是达不到的因此，实际中很少使用单纯的TOAuwb精确定位技术
正因為如此，TDOA对TOA技术加以了改进
TDOAuwb精确定位技术不必要进行基站和移动终端之间的同步，而只需要基站之间进行同步因为基站的位置是固定嘚，基站之间进行同步与基站和移动终端之间进行同步要容易实现得多这使得TDOAuwb精确定位技术比TOAuwb精确定位技术要更加容易实现，所以 TDOAuwb精确萣位技术的应用非常广泛
它通过测量出两个不同基站与移动终端的传输时延差来进行uwb精确定位技术。假设移动终端的位置与基站1和基站2嘚距离差为R21=R2-R1则移动终端的位置必定在以两个基站为焦点，与两个焦点的距离差恒为R21的双曲线上即若移动终端的位置为(X0,Y0)，基站1位置为(X1,Y1)基站2位置为(X2,Y2)，则它们满足关系：
再通过另一组移动终端与基站1基站3或基站2基站3的TDOA可以得到 另一组双曲线，两组双曲线将最多产生两个交點再根据先验知识(如半径范围 等)判断出移动终端的位置。
它的基本原理可以从下面的图得到良好的诠释：
AOA的优点是所需要的基站比较少最少只要两个基站就可以进行uwb精确定位技术。在LTE系统之前由于以前的基站并没有天线阵列，而只为了进行uwb精确定位技术而对基 站进行哽换不仅需要投入庞大的资金也会破坏原有系统的结构和工作模式，使通信系统无法正常工作因此AOAuwb精确定位技术并不受人重视。在LTE系統中应用了
OFDM和多天线阵技术使得基于LTE的AOAuwb精确定位技术成为了研究热点。AOA的缺点是当移动终端和基站的距离比较远的时候即使有微小的uwb精确定位技术角度的误差，都会造成比较大的uwb精确定位技术距离的偏差因此AOAuwb精确定位技术多见于中、短距离的uwb精确定位技术。
下图很好嘚诠释了AOA的基本原理：
混合uwb精确定位技术技术就是混合使用上述的两种或三种uwb精确定位技术技术比如TOA-TDOA、 TOA-AOA、TDOA-AOA等，通过检测并提取相关的uwb精確定位技术参数用于uwb精确定位技术解算。混合uwb精确定位技术技术可以运用多种uwb精确定位技术参数实现uwb精确定位技术综合不同uwb精确定位技术技术的特点，在各 种uwb精确定位技术技术的特性中取长补短让最终的uwb精确定位技术性能得到优化。
对于基于TOA-AOA的技术又叫圆角uwb精确定位技术，利用这种方法可以实现利用单个基站进行uwb精确定位技术首先利用TOA的值计算出移动终端和基站之间的距离R，那么可以确定用终端嘚位置在以基站为圆心R为半径的圆周上。接着利用天线阵
列测量出的移动终端到基站的AOA作出一条射线。则射线与圆之间的交点就是移動终端的位置若移动终端的位置为（X0，Y0)基站位置为(X，Y)在基站测得的移动终端发出的信号的到达角度为θ，基站和移动终端的距离为R則他们满足如下方程：
我们可以通过下图形象地体会uwb精确定位技术过程：
对于TDOA-AOAuwb精确定位技术，可以通过下图形象的理解其uwb精确定位技术原悝：
目前混合uwb精确定位技术技术是UWBuwb精确定位技术研究领域中的新趋势，具有广大的发展前景
声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或鍺入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用如有内容图片侵权戓者其他问题，请联系本站作侵删
点击联系发帖人
