UWB超寬帶定位技術(shù)原理及優(yōu)勢
UWB超寬帶定位技術(shù)是一種無載波通信技術(shù)，它與傳統(tǒng)通信技術(shù)的定位方法存在許多差異，它不需要使用傳統(tǒng)通信體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的非正弦波窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，可用于室內(nèi)精確定位，定位精度可達(dá)10cm。 國內(nèi)最早做uwb定位技術(shù)的，提供各個行業(yè)精準(zhǔn)位置服務(wù)解決方案，例如：電廠、化工廠、工業(yè)4.0、隧道管廊、煤礦礦山、倉儲物流等。
UWB定位技術(shù)分析：
由于UWB與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，工作原理迥異，因此UWB具有如下傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無法比擬的技術(shù)特點：
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)比較簡單：
當(dāng)前的無線通信技術(shù)所使用的通信載波是連續(xù)的電波，載波的頻率和功率在一定范圍內(nèi)變化，從而利用載波的狀態(tài)變化來傳輸信息。而UWB則不使用載波，它通過發(fā)送納秒級脈沖來傳輸數(shù)據(jù)信號。UWB發(fā)射器直接用脈沖小型激勵天線，不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需要的上變頻，從而不需要功用放大器與混頻器。
因此，UWB允許采用非常低廉的寬帶發(fā)射器。同時在接收端，UWB接收機(jī)也有別于傳統(tǒng)的接收機(jī)，不需要中頻處理，因此，UWB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)比較簡單。
高速的數(shù)據(jù)傳輸：
民用商品中，一般要求UWB信號的傳輸范圍為10m以內(nèi)，再根據(jù)經(jīng)過修改的信道容量公式，其傳輸速率可達(dá)500Mbit/ s,是實現(xiàn)個人通信和無線局域網(wǎng)的一種理想調(diào)制技術(shù)。UWB 以非常寬的頻率帶寬來換取高速的數(shù)據(jù)傳輸，并且不單獨占用已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源，而是共享其他無線技術(shù)使用的頻帶。
在軍事應(yīng)用中，可以利用巨大的擴(kuò)頻增益來實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低截獲率、低檢測率、高安全性和高速的數(shù)據(jù)傳輸。
功耗低：
UWB系統(tǒng)使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時間很短，一般在0.20ns~1.5ns之間，有很低的占空因數(shù)，系統(tǒng)耗電可以做到很低，在高速通信時系統(tǒng)的耗電量僅為幾百μW~幾十mW。
民用的UWB設(shè)備功率一般是傳統(tǒng)移動電話所需功率的1/100左右，是藍(lán)牙設(shè)備所需功率的1/20左右。軍用的UWB電臺耗電也很低。因此，UWB設(shè)備在電池壽命和電磁輻射上，相對于傳統(tǒng)無線設(shè)備有著很大的優(yōu)越性。
安全性高：
作為通信系統(tǒng)的物理層技術(shù)具有天然的安全性能。由于UWB信號一般把信號能量彌散在極寬的頻帶范圍內(nèi)，對一般通信系統(tǒng)，UWB 信號相當(dāng)于白噪聲信號，并且大多數(shù)情況下，UWB 信號的功率譜密度低于自然的電子噪聲，從電子噪聲中將脈沖信號檢測出來是一件非常困難的事。采用編碼對脈沖參數(shù)進(jìn)行偽隨機(jī)化后，脈沖的檢測將更加困難。
多徑分辨能力強(qiáng)：
由于常規(guī)無線通信的射頻信號大多為連續(xù)信號或其持續(xù)時間遠(yuǎn)大于多徑傳播時間，多徑傳播效應(yīng)限制了通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率。由于超寬帶無線電發(fā)射的是持續(xù)時間極短的單周期脈沖且占空比極低，多徑信號在時間上是可分離的。
假如多徑脈沖要在時間上發(fā)生交疊，其多徑傳輸路徑長度應(yīng)小于脈沖寬度與傳播速度的乘積。由于脈沖多徑信號在時間上不重疊，很容易分離出多徑分量以充分利用發(fā)射信號的能量。大量的實驗表明，對常規(guī)無線電信號多徑衰落深達(dá)10~30dB的多徑環(huán)境，對超寬帶無線電信號的衰落最多不到5dB。
定位精確
沖激脈沖具有很高的定位精度，采用超寬帶無線電通信，很容易將定位與通信合一，而常規(guī)無線電難以做到這一點。超寬帶無線電具有極強(qiáng)的穿透能力，可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位，而GPS定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)； 與GPS 提供絕對地理位置不同，超短脈沖定位器可以給出相對位置， 其定位精度可達(dá)厘米級， 此外，超寬帶無線電定位器更為便宜。
uwb定位應(yīng)用場景：
根據(jù)權(quán)威調(diào)研報告顯示，UWB定位技術(shù)應(yīng)用每年都保持較高的年復(fù)合增長率。其中，在工業(yè)制造、化工、電廠、地下建設(shè)、倉儲物流、公檢司法、醫(yī)院等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。