UWB定位方式有哪些,其工作原理是什么

目前，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)4.0數(shù)字化轉(zhuǎn)型中，很多工業(yè)企業(yè)開始注重智能化管理體系，運(yùn)用高精度數(shù)據(jù)分析已成為業(yè)務(wù)戰(zhàn)略的重要驅(qū)動(dòng)力。四相科技UWB三維定位可視化平臺(tái)作為全新的人員定位管理平臺(tái)，充分利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，改變傳統(tǒng)企業(yè)人員安全管理模式，提供高精度人員定位安全管理信息化解決方案。

在我們觀察中發(fā)現(xiàn)，在UWB定位的專利中，2014-2017年相關(guān)專利數(shù)量開始增加，并在2018-2020年達(dá)到頂峰，而這之后各種融合定位方式通過(guò)低成本高精度的方式獲得市場(chǎng)的認(rèn)可，可以說(shuō)UWB定位產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在非?；鸨?/p>

UWB定位方式

UWB對(duì)于UWB定位而言，分為0維、1維、2維以及3維定位。室內(nèi)二維空間定位需要 3 個(gè)及以上基站，室內(nèi)三維空間定位需要 4 個(gè)及以上基站，定位基站需要布置在50-100m 內(nèi)，保證任何區(qū)域都能有四個(gè)定位基站接收到定位標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)（基站也不能在同一個(gè)平面內(nèi)）。

UWB三維定位常見(jiàn)的定位方法

常見(jiàn)的定位方法有TOF、AOA、RSSI、TOA、TDOA下面是幾種方法的對(duì)比，對(duì)于UWB定位，TOA和TDOA是最常見(jiàn)的方法。

TOF算法用于UWB定位給系統(tǒng)測(cè)距時(shí)，嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)難度大，對(duì)定位標(biāo)簽較少情況能夠簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)定位，當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量增加，對(duì)硬件設(shè)備的要求很高，定位精度較低。

同時(shí)，TOF測(cè)距方必須滿足兩點(diǎn)：發(fā)射信號(hào)模塊和接收信號(hào)模塊時(shí)鐘必須始終同步；接收模塊記錄信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間。要實(shí)現(xiàn)待測(cè)目標(biāo)的定位，至少需要得到待測(cè)目標(biāo)到3個(gè)不同的固定點(diǎn)的距離。

AOA定位原理簡(jiǎn)單，即信號(hào)到達(dá)角度測(cè)距，通過(guò)信號(hào)與基站的相對(duì)角度得出定位給標(biāo)簽和基站之間的相對(duì)方位或相對(duì)角度，AOA定位的優(yōu)點(diǎn)就是直接測(cè)量信號(hào)的到達(dá)的方向角度進(jìn)行估計(jì)，特別是在三維室內(nèi)空間定位中，AOA定位給就很合適。

角度測(cè)量過(guò)程容易受復(fù)雜環(huán)境影響.例如：噪聲、非視距傳播造成的誤差等，因此到達(dá)角度估計(jì)值存在誤差，只能定出定位標(biāo)簽的大致位置，同時(shí)對(duì)于天線要求太高，增加了基站的制作成本，AOA只適合結(jié)合其他測(cè)距方法進(jìn)行定位，例如，UWB+AOA定位方式就可以解決復(fù)雜場(chǎng)景的不同精度需求，實(shí)現(xiàn)整體成本降低的效果。

RSSI即接收信號(hào)強(qiáng)度法，基站測(cè)量定位標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的能量強(qiáng)度，能量強(qiáng)度的大小于標(biāo)簽距離的遠(yuǎn)近成正比。但是，RSSI算法容易受到多徑效應(yīng)及非視距環(huán)境等因素的影響，同時(shí)沒(méi)有發(fā)揮UWB超寬帶的特點(diǎn)，所以給予信號(hào)強(qiáng)度法不適合用于UWB室內(nèi)三維定位。

TOD和TDOA是目前使用最多的定位算法，適合UWB信道。

使用TOA測(cè)距，即信號(hào)到達(dá)時(shí)間定位，定位標(biāo)簽與基站時(shí)鐘必須完全同步，在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中存在很大的困難。而它們的技術(shù)難點(diǎn)就在于，設(shè)備進(jìn)行時(shí)間同步來(lái)滿足所有的參考時(shí)間為同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)

使用TDOA測(cè)距，即信號(hào)到達(dá)時(shí)間差測(cè)距，只要求基站時(shí)鐘必須完全同步，降低了硬件設(shè)備的制作成本，適合用于UWB室內(nèi)三維定位。

TDOA算法消除了TOA算法的弊端，只需要保證定位基站間的時(shí)鐘精確同步，可以使基站的制作成本降低，TDOA算法使用單程測(cè)距就能獲得距離信息，***了硬件設(shè)備的成本，是目前使用最多的測(cè)距算法。

UWB三維定位解決方案

四相科技采用最新的三維虛擬仿真技術(shù)，將場(chǎng)景中所有的設(shè)施繪制成對(duì)應(yīng)的三維圖形，并與實(shí)際場(chǎng)景坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)，人員位置結(jié)合實(shí)時(shí)定位，將把進(jìn)站所有人員虛擬實(shí)景地全部展現(xiàn)出來(lái)。

三維虛擬仿真技術(shù)可以將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景和狀態(tài)可視化展示出來(lái)，且延遲時(shí)間低，真實(shí)地展現(xiàn)人員所在位置，確保人員安全。三維仿真技術(shù)亦可對(duì)接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)可視化展示。

?審核編輯：湯梓紅