UWBgps定位系统统可以实现什么功能

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-03-20 02:13 标签： 定位系统

Wideband)是一种无载波通信技术利用纳秒至微秒级的非正弦波窄军用雷达、定位和低截获率/低侦测率的通信系统中。2002年2月美国联邦通信委员会发布了民用UWB设备使用频谱和功率嘚初步规定。该规定中将相对带宽大于0.2或在传输的任何时刻带宽大于500MHz的通信系统称为UWB系统，同时批准了UWB技术可用于民用商品中国从2006 年開始进行 UWB 频谱规划的准备工作。经过 2 年多的调研2008 年 12 月 12 日，中国自己的 UWB 频谱规划正式发布包括 UWB 信号的射频指标、应用场所限制、设备核准等方面的内容。

相比较其他定位技术UWB具备定位精度高、安全性好、传输速率高、系统容量大、功耗低、抗干扰能力强等诸多优势。

由於UWB与传统通信系统相比工作原理迥异，因此UWB具有如下传统通信系统无法比拟的技术特点：

系统结构的实现比较简单：当前的无线通信技術所使用的通信载波是连续的电波载波的频率和功率在一定范围内变化，从而利用载波的状态变化来传输信息而UWB则不使用载波，它通過发送纳秒级脉冲来传输数据信号UWB发射器直接用脉冲小型激励天线，不需要传统收发器所需要的上变频从而不需要功用放大器与混频器，因此UWB允许采用非常低廉的宽带发射器。同时在接收端UWB接收机也有别于传统的接收机，不需要中频处理因此，UWB系统结构的实现比較简单

高速的数据传输：民用商品中，一般要求UWB信号的传输范围为10m以内再根据经过修改的信道容量公式，其传输速率可达500Mbit/ s是实现个囚通信和无线局域网的一种理想调制技术。UWB 以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输并且不单独占用已经拥挤不堪的频率资源，而是囲享其他无线技术使用的频带在军事应用中，可以利用巨大的扩频增益来实现远距离、低截获率、低检测率、高安全性和高速的数据传輸

功耗低：UWB 系统使用间歇的脉冲来发送数据，脉冲持续时间很短一般在0. 20ns～1. 5ns 之间，有很低的占空因数系统耗电可以做到很低，在高速通信时系统的耗电量仅为几百μW～几十mW民用的UWB 设备功率一般是传统移动电话所需功率的1/ 100 左右，是蓝牙设备所需功率的1/ 20 左右军用的UWB 电台耗电也很低。因此UWB 设备在电池寿命和电磁辐射上，相对于传统无线设备有着很大的优越性

安全性高：作为通信系统的物理层技术具有忝然的安全性能。由于UWB信号一般把信号能量弥散在极宽的频带范围内对一般通信系统，UWB 信号相当于白噪声信号并且大多数情况下，UWB 信號的功率谱密度低于自然的电子噪声从电子噪声中将脉冲信号检测出来是一件非常困难的事。采用编码对脉冲参数进行伪随机化后脉沖的检测将更加困难。

多径分辨能力强：由于常规无线通信的射频信号大多为连续信号或其持续时间远大于多径传播时间多径传播效应限制了通信质量和数据传输速率。由于超宽带无线电发射的是持续时间极短的单周期脉冲且占空比极低多径信号在时间上是可分离的。假如多径脉冲要在时间上发生交叠其多径传输路径长度应小于脉冲宽度与传播速度的乘积。由于脉冲多径信号在时间上不重叠很容易汾离出多径分量以充分利用发射信号的能量。大量的实验表明对常规无线电信号多径衰落深达10～ 30 dB 的多径环境， 对超宽带无线电信号的衰落最多不到5 dB

下图是一个典型的宽带和窄带多径后的差异图。

定位精确：冲激脉冲具有很高的定位精度采用超宽带无线电通信，很容易將定位与通信合一而常规无线电难以做到这一点。超宽带无线电具有极强的穿透能力可在室内和地下进行精确定位，而GPSgps定位系统统只能工作在GPS 定位卫星的可视范围之内； 与GPS 提供绝对地理位置不同超短脉冲定位器可以给出相对位置， 其定位精度可达厘米级 此外，超宽帶无线电定位器更为便宜

根据权威调研报告显示，UWB定位技术应用每年都保持较高的年复合增长率沃旭通讯——专注uwb定位技术研究及应鼡的高兴技术企业，目前在工业制造、化工、电厂、地下建设、仓储物流、公检司法、医院等领域已得到广泛应用

UWB即超宽带技术它是一种无载波通信技术，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据因此其所占的频谱范围很宽。

传统的定位技术是根据信号强弱来判别物体位置信号強弱受外界影响较大，因此定位出的物体位置与实际位置的误差也较大定位精度不高，而UWB定位采用了宽带脉冲通讯技术具备极强的抗幹扰能力，使定位误差减小UWB定位技术的出现填补了高精度定位领域的空白，它具有对信道衰弱不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供厘米级的定位精度等优点

UWB技术应用于室内定位，具有以下特点：河北云酷科技

香农公式给出C=Blog**322;(1+S/N)可以看出带寬增加使信道容量的提高远远大于信号功率上升所带来的效应，这一点也正是提出超宽带技术的理论机理超宽带无线电系统用户数量大夶高于3G系统。

UWB系统使用上吉赫兹的超宽频带根据香农信道容量公式，即使把发送信号功率度控制得很低也可以实现搞得信息速率。一般情况下其最大数据传输速度可以达到几百兆比特每秒到吉比特每秒。

UWB由于其极高的工作频率和极低的占空比而具有很高的分辨率窄脈冲的多径信号在时间上不宜重叠，很容易分离出多径分量所以能充分利用发射信号的能量。实验表明对常规无线电信号多径衰落深達10-30dB的多径环境，UWB信号的衰落最多不到5dB.

因为UWB的频谱非常宽能量密度非常低，因此信息传输安全性高另一方面，由于能量密度低UWB设备对於其他设备的干扰就非常低。

冲激脉冲具有很高的定位精度采用超宽带无线电通信，可在室内和地下进行精确定位精度最高可达2厘米，一般精度在15厘米内而GPSgps定位系统统只能工作在GPS定位卫星的可视范围之内。与GPS提供绝对地理位置不同超短脉冲定位器可以给出相对位置，其定位精度可达厘米级

UWB扩频处理增益主要取决于脉冲的占空比和发送每个比特所用的脉冲数。UWB的占空比一般为0.01-0.001具有比其他扩频系统高得多的处理增益，抗干扰能力强一般来说，UWB抗干扰处理增益在50dB以上

UWB无线通信系统接收机没有本振、功放、锁相环、压控振荡器、混頻器等，因而结构简单设备成本将很低。由于UWB信号无需载波而是使用间歇的脉冲来发送数据，冒充持续时间很短一般在0.20-1.5ns之间，有很低的占空因数所以它只需要很低的电源功率。一般UWB系统只需要50-70mW的电源是蓝牙技术的十分之一。


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