影響UWB定位精度的原因是什么？

前段時間北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的部署完成，能夠?yàn)槿蛴脩籼峁┤旌颉⑷鞎r、高精度的定位、導(dǎo)航服務(wù)，定位服務(wù)又一次成了熱點(diǎn)。在定位服務(wù)風(fēng)口上的除了北斗，還有適用于室內(nèi)高精度定位的UWB技術(shù)，以及由UWB技術(shù)為基礎(chǔ)的各種定位服務(wù)方案。

云酷科技多年來致力于電廠安全領(lǐng)域，電廠在通過云酷了解UWB人員定位系統(tǒng)時，經(jīng)常問到的一個問題就是“定位精度如何”。本篇文章將針對UWB定位精度這個問題來說一說。

室外的GPS、北斗定位與室內(nèi)的UWB、藍(lán)牙等定位有本質(zhì)的不同，北斗兼具M(jìn)EO、GEO和IGSO三種軌道讓定位更加精準(zhǔn)，而UWB的定位是基于TDOA或TOF測距來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位的。

UWB的理論精度可以做到毫米級甚至微米，但是在實(shí)際部署中卻千差萬別，而影響UWB定位精度的原因主要有以下幾種：

1 傳感器布設(shè)方式對定位精度的影響

在實(shí)際的定位精度解算過程中，傳感器個數(shù)增多意味著冗余信息的增多，豐富的冗余信息可以進(jìn)一步地減小定位誤差。但是定位精度并不會隨著傳感器最佳不斷增大，當(dāng)傳感器增加到一定數(shù)量后，繼續(xù)增加傳感器對定位精度的貢獻(xiàn)并不大。并且傳感器個數(shù)的增加意味著設(shè)備代價的加大。因此怎樣在傳感器個數(shù)和定位精度之間找到平衡從而合理布設(shè)UWB傳感器是研究傳感器布設(shè)對定位精度影響的重點(diǎn)。

2 多路徑效應(yīng)的影響

UWB超寬帶定位信號在傳播過程中會受到周圍環(huán)境如墻壁、玻璃和桌面等室內(nèi)物品的反射和折射，產(chǎn)生多路徑效應(yīng)。信號在延遲、幅值和相位等方面的變化，從而產(chǎn)生能量衰減，信噪比下降，導(dǎo)致首達(dá)信號并非直達(dá)信號，引起測距誤差，定位精度也隨之下降。因此，有效地抑制多路徑效應(yīng)可以提高定位精度，目前抑制多徑的方法主要有MUSIC、ESPRIT和邊緣檢測等技術(shù)。

3 NLOS影響

視距傳播（LOS）是保證信號測量結(jié)果準(zhǔn)確的首要和前提條件，當(dāng)移動定位目標(biāo)和基站之間不能滿足條件時，信號的傳播只能在折射和衍射等非視距條件下完成。此時首達(dá)脈沖的時間并不代表TOA的真實(shí)值，首達(dá)脈沖的方向也不是AOA的真實(shí)值，這樣就會造成一定的定位誤差。目前消除非視距誤差的方法主要有Wylie法和相關(guān)消除法。

4 人體對定位精度的影響

人體的主要成分是水，水對UWB無線脈沖信號具有較強(qiáng)的吸收作用，導(dǎo)致信號強(qiáng)度衰減，測距信息存在偏差，影響最終的定位效果。

5 信號穿透減弱的影響

任何信號穿透墻體等實(shí)體時都會減弱，UWB也不例外。當(dāng)UWB穿透普通的磚墻時信號會減弱將近一半左右。因穿透墻體引起的信號傳輸時間的變化也會影響定位精度。

各類遮擋物對UWB的影響：

（1）實(shí)體墻：一睹實(shí)體墻的這種遮擋將使得UWB信號衰減60-70%定位精度誤差上升30厘米左右，兩睹或者兩睹以上的實(shí)體墻遮擋，將使得UWB無法定位。

（2）鋼板：鋼鐵對UWB脈沖信號吸收很嚴(yán)重，將使得UWB無法定位。

（3）玻璃：玻璃遮擋對UWB定位精度沒太大影響。

（4）木板或紙板：一般厚度10厘米左右的木板或紙板對UWB定位精度沒太大影響。

（5）電線桿或樹木：電線桿或者書面遮擋時需要看他們之間距離基站或者標(biāo)簽的距離，和基站和標(biāo)簽的相對距離比較是否很小，比如，基站和定位標(biāo)簽距離50米，電線桿或者樹木正好在兩者中間，25米處，這種遮擋就無大的影響，如離基站或者標(biāo)簽距離很近小于1米，影響就很大。
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