uwb超宽带室内定位芯片定位方式TOF/TDOA优势

2023-04-06 497

uwb超宽带室内定位芯片定位方式TOF/TDOA优势,随着物联网技术的发展和成熟,各行各业对资产、材料、人员等室内定位的要求也越来越高。UWB定位系统利用纳秒到微秒的非正弦波窄脉冲传输数据并实现定位,其定位精度远远无法与其他定位技术相比。

uwb超宽带室内定位芯片定位方式TOF/TDOA优势

室内定位系统已成功将uwb超宽带室内定位芯片定位技术与物联网相结合,定位精度可高达10cm,实现了UWB定位系统在工业上的4.0、应用于石化、电力能源、公安司法等领域。


一、UWB定位系统定位方式


1、TOF技术

飞行时间法(Timeofflight,TOF)它是一种双向测距技术,通过测量UWB信号在基站和标签之间的飞行时间来计算距离。其基本原理是基站将uwb超宽带室内定位芯片信号连续发送到被观察对象(标签)上,标签收到信号后将UWB信号发送到基站。通过测量UWB信号飞行(往返)时间来获得目标距离。


2、TDOA技术

uwb超宽带室内定位芯片TDOA定位是双曲线定位,需要在二维定位中使用四个定位基站。双曲线可以通过测量标签到每两个基站之间的距离差来绘制,而标签坐标可以通过曲线交点来确定。在实现这种方法的过程中,标签只需要广播一次UWB信号,有利于标签的功耗和并发数量。


二、UWB定位系统的优势


1)高精度10cm

uwb超宽带室内定位芯片系统采用宽带窄脉冲通信技术(时间分辨率极高,降低定位误差)、多源数据集成(有效提高定位系统的抗干扰能力)和时间序列信号处理技术(在强多径复杂环境中提取一路径信号),实现定位目标的准确定位。


2)无线同步

UWB定位系统采用无线同步技术。通过不断与其他基站交换团队时钟信息,每个基站终实现并保持整体时间协调。也就是说,UWB信号交互每隔一段时间,告诉其他基站现在在什么时候,然后调整自己的时间与其他基站保持一致。


无线同步取决于UWB的测量时间精度。时间精度越高,两个uwb超宽带室内定位芯片基站之间的时间误差越小,时间同步程度越高。无线同步的优点是基站之间不需要有线连接,所以部署难度低,成本低。


3)工作时间短,设备功耗低

UWB定位系统使用间歇脉冲发送数据,脉冲持续时间很短,一般在0.20ns~1.5ns之间,有空占空因数,系统功耗可以很低,高速通信时系统功耗只有几百μW~几十mW。民用UWB设备的功率一般是传统手机所需功率的1/100左右,是蓝牙设备所需功率的1/20左右。因此,与传统无线设备相比,UWB设备的电池寿命具有很大的优势。


4)干扰其他设备

由于uwb超宽带室内定位芯片脉冲极窄和频带极宽,其带宽相当于1000个电视频道或3万个FM广播频道,因此单位频宽内的功率密度相当低。美国FCC严格限制UWB的发射功率,其功率密度甚至低于一般噪声水平(例如,低于笔记本电脑的辐射)。因此,UWB对其他设备的影响很小。


5)1S内可同时工作的标签多,容量高

UWB定位系统使用的带宽超过1GHz,甚至高达几个GHz,所以每个UWB信号的持续时间都很短。一般来说,我们可以将信号通信视为不同宽度的车辆,如自行车(UWB信号)、汽车(窄带信号),道路宽度必须(时间资源),车辆越窄,道路容纳的车辆越多,如只有自行车在路上行驶,只有汽车在路上行驶,自行车容量将大大大于汽车。因此,uwb超宽带室内定位芯片定位系统容量大,可同时容纳数百个定位标签。