UWB室內(nèi)定位的優(yōu)勢

近年來，隨著無線定位技術(shù)的快速更新，基于移動定位的各種應(yīng)用，如目標(biāo)跟蹤、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健、空間探索等，逐漸顯示出發(fā)展的機(jī)遇。在現(xiàn)有的無線通信技術(shù)中，超寬帶（ultra-wideband,UWB）信號具有傳輸速率高、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。將其應(yīng)用于無線定位系統(tǒng)時，具有其它定位技術(shù)在定位精度上無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，成為短距離無線定位的可靠選擇。

無論是傳統(tǒng)的GPS導(dǎo)航定位，還是近來興起的 Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee 等基于短距離的無線定位技術(shù)，在如何提高定位精度的問題上，國內(nèi)外相關(guān)科研工作者針對不同的應(yīng)用背景提出了多種不同的定位方法。在現(xiàn)有的 UWB 定位系統(tǒng)中，存在多種基于測距的定位方法。每種定位方法都對應(yīng)著多種不同的解算定位的算法。如何提高定位精度以滿足不同環(huán)境下的定位需求，一直是UWB無線定位技術(shù)的重點(diǎn)。

UWB室內(nèi)定位

美國聯(lián)邦通信委員會（Federal Communications Commission，F(xiàn)CC）在2002年制定規(guī)范允許了民用UWB通信系統(tǒng)的使用，并把UWB信號定義為絕對帶寬大于500 MHz或相對帶寬大于20%的信號，頻譜范圍為3.1～10.6 GHz，最大發(fā)射功率不超過－41.3 dBm/MHz。目前UWB最典型的實(shí)現(xiàn)方式為使用占空比極低的脈沖作為信息載體的脈沖無線電（impulse radio，IR）。作為一項(xiàng)新興技術(shù)，脈沖超寬帶可滿足室內(nèi)定位高精度、低功耗和低復(fù)雜度的實(shí)現(xiàn)要求。

UWB室內(nèi)定位的優(yōu)勢

（1）結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)成本低

較之傳統(tǒng)的窄帶信號收發(fā)信機(jī)在通信過程中以正弦載波為載體傳遞消息，需使用變頻技術(shù)、功率放大技術(shù)及中頻、射頻電路，UWB的發(fā)射端可以使用脈沖直接激勵天線，將信號發(fā)射出去，能夠有效降低成本和實(shí)現(xiàn)設(shè)備小型化。

（2）設(shè)備功耗低

UWB 系統(tǒng)所發(fā)出的脈沖信號的持續(xù)時間很短，一般在0.20 ～1.5 ns，其脈沖占空比極小，因此所消耗的能量微乎其微，也降低了設(shè)備所產(chǎn)生的電磁輻射對人的影響。同時極低的功耗使得超寬帶信號不易被攔截，提高了信號傳輸?shù)陌踩浴?/span>

（3）抗干擾能力強(qiáng)

在超寬帶系統(tǒng)中，系統(tǒng)發(fā)送的脈寬極窄的沖激脈沖占據(jù)了非常寬的帶寬，使得 UWB 信號抗窄帶干擾的能力很強(qiáng)。UWB系統(tǒng)采用沖激脈沖調(diào)制和跳時編碼調(diào)制，克服了系統(tǒng)本身的相互干擾且具備了多址功能。

（4）穿透能力強(qiáng)

實(shí)驗(yàn)證明，超寬帶無線通信技術(shù)穿透樹葉以及相當(dāng)厚度的障礙物的能力非常強(qiáng)，對窄帶系統(tǒng)的叢林通信模式也同樣適用。因此，在室內(nèi)和地下這樣復(fù)雜的環(huán)境下，UWB技術(shù)能夠保證正常的通信和精確的定位。

（5）多徑分辨能力強(qiáng)

UWB是利用極窄的脈沖進(jìn)行信息傳輸?shù)摹Ｓ捎谄湔伎毡鹊停诙鄰降那闆r下可以實(shí)現(xiàn)時間上的分離，能夠充分利用發(fā)射信號的能量。

與其他定位技術(shù)的比較

現(xiàn)今，室內(nèi)無線定位技術(shù)的研究主要集中在射頻信號的基礎(chǔ)上，同時結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙和射頻識別（radio-frequency identification，RFID）等。不同室內(nèi)定位技術(shù)之間的對比歸納于下表中，通過分析可以看出，幾種室內(nèi)定位系統(tǒng)各有利弊。超寬帶信號與傳統(tǒng)無線電信號有著根本的區(qū)別，這種新的信號形式，憑借自身的特性，應(yīng)用在室內(nèi)定位系統(tǒng)中，能夠使系統(tǒng)在功耗、造價、精度、實(shí)時性、通信能力以及可擴(kuò)充性能等方面得到大幅度提升，滿足人們對室內(nèi)定位的新要求。更多信息可查看云酷科技。