uwb室内定位技术原理讲义_基于uwb的室内定位系统

文章导读:

• 1、什么是UWB室内定位系统？原理？
• 2、室内定位技术实现精确定位的原理是什么？
• 3、UWB定位技术是如何实现精确定位的？
• 4、室内定位实现原理是什么？
• 5、室内定位原理是什么？室内精确定位会被应用到哪些行业？
• 6、uwb定位原理

什么是UWB室内定位系统？原理？

UWB室内定位技术与传统通信技术有极大的差异，它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。超宽带室内定位可用于各个领域的室内精确定位和导航，包括人和大型物品，例如贵重物品仓储、矿井人员定位、机器人运动跟踪、汽车地库停车等。

UWB室内定位系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，UWB室内定位技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。例如作为UWB定位专家的EHIGH恒高，其自主研发生产的UWB室内定位系统可以达到优于10cm的定位精度。

室内定位技术实现精确定位的原理是什么？

室内定位是指在室内环境中实现位置定位，由于GPS和北斗在室内信号会受干扰，从而导致无法精准定位，所以现在室内定位主要采用的是无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。现在室内定位技术主要有：超宽带技术、WiFi技术、蓝牙技术、超声波技术、射频识别技术等。而今天我们要讲的是UWB超宽带室内定位技术。

UWB(Ultra Wideband)超宽带是一种不用载波，而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的技术，也称做脉冲无线电( Impulse Radio)、时域(Time Domain)或无载波(Carrier Free)通信。

UWB相比其他室内定位技术有什么优势？

1、抗干扰性能强；

2、传输速率高，可以达到几十Mbit／s到几百Mbit／s；

3、带宽极宽，UWB使用的带宽在1GHz以上，高达几个GHz；

4、消耗电能小；

5、定位精确，能达厘米级。

6、工程简单造价便宜。

UWB的定位技术原理：

其实UWB的定位原理和卫星导航定位原理很相似。如下图，天上的卫星坐标为已知，地上的接收设备同时接收到四个卫星信号就能确定自己的位置坐标（平面和高程坐标）。UWB的定位原理就是通过在室内布置4个已知坐标的定位基站，需要定位的人员或者设备携带定位标签，标签按照一定的频率发射脉冲，不断和四个已知位置的基站进行测距，通过一定的算法精确的计算定位标签的位置。

UWB定位原理

UWB的定位技术原理

了解完UWB定位原理后，针对UWB室内定位基站布置有哪些原则要求呢？

一：精准的三维定位每隔50-100米步骤一个定位基站，使得任意时刻都有四个基站能接受到标签发出的脉冲！

三维定位布置

三维定位布置

UWB定位技术是如何实现精确定位的？

UWB简介超宽带技术是一种新型的无线通信技术，它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。在早前被用来应用在近距离高速数据传输，近年来国内外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位。

定位原理

UWB的定位原理和卫星导航定位原理很相似。如下图，天上的卫星坐标为已知，地上的接收设备同时接收到四个卫星信号就能确定自己的位置坐标（平面和高程坐标）。UWB的定位原理就是通过在室内布置4个已知坐标的定位基站，需要定位的人员或者设备携带定位标签，标签按照一定的频率发射脉冲，不断和四个已知位置的基站进行测距，通过一定的算法精确的计算定位标签的位置。

室内定位实现原理是什么？

室内定位原理有几种：

蓝牙、WiFi类的一般是三角定位法，类似天上卫星定位，4个蓝牙基站可以立体定位一个点；

蓝牙室内定位

网络侧定位方案通过基于蓝牙网关（TD05/TD05A/TD05B/VDB2603）的定位系统配合蓝牙手环来对处于室内的人员位置信息做实时监控，并且可以实时遥控由蓝牙手环上传的心率、体温、步数等数据，定位精度达到2~3米，广泛应用于学校、养老院、医院、监狱等场所。

基于蓝牙网关的网络侧定位方案

定位原理：蓝牙网关通过有线（以太网）或者无线（WiFi）的方式进行与定位服务器的连接，用电源适配器（5V）或者POE的方式对每个蓝牙网关进行供电，蓝牙网关会将扫描到的防拆卸蓝牙手环收据通过现有有线网络或者是无线WiFi网络覆盖直接上传至定位服务器，从而实现蓝牙网络侧定位。

整套系统能监测实时位置、历史轨迹、实时心率、实时体温、实时步数、人员分布密度。

UWB室内定位图

UWB室内定位原理：

UWB的定位原理就是通过在室内布置4个已知坐标的定位基站，需要定位的人员或者设备携带UWB定位标签，UWB标签按照一定的频率发射脉冲，不断和四个已知位置的基站进行测距，通过一定的算法精确的计算UWB定位标签的位置。

UWB定位原理

UWB定位最简系统演示套件

UWB应用UWB定位主要应用场景有：电子围栏、FOLLOW ME、机器人定位、工厂人员/物资定位、监狱犯人定位、养老院老人定位、隧道/管廊施工人员定位、发电站定位等需要使用厘米级高精度室内定位信息的应用。

UWB超宽带室内定位整体架构：

UWB定位系统由UWB基站，UWB标签，UWB定位引擎和终端显示器构成。

室内定位原理是什么？室内精确定位会被应用到哪些行业？

SKYLAB可提供基于蓝牙、UWB技术的室内定位方案，包括定位标签，手表，手环，基站，定位引擎等软、硬件技术支持，帮助代理商搭建演示平台，协助满足最终客户的定位要求。

目前，在SKYLAB公司内部已经有搭建好的蓝牙/UWB定位环境，有兴趣实地体验室内定位神奇效果的工程师们可以前往SKYLAB公司参观了解。

SKYLAB室内定位方案

蓝牙室内定位方案

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蓝牙定位基于RSSI(Received Signal Strength Indication，信号场强指示)定位原理。根据定位端的不同，蓝牙定位方式分为网络侧定位和终端侧定位。网络侧定位系统由终端(手机等带低功耗蓝牙的终端)、蓝牙Beacon，蓝牙网关，无线局域网及后端数据服务器构成；终端侧定位系统由终端设备(如嵌入SDK软件包的手机)和蓝牙Beacon组成。

UWB室内定位方案

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UWB定位是利用TDOA定位算法，通过测量出不同基站与移动终端的传输时延差来进行定位。UWB定位系统大致分为位置感知层、网络传输层和定位应用层，主要包括：定位引擎服务器、智能终端、POE交换机、UWB基站、UWB标签、UWB模块、软件接口等。

室内定位应用场景

室内定位应用比较多的两个方面在于室内定位导航和人员/物品定位管理，室内定位导航主要应用于地下停车场、大型商场、机场、火车站、会展等场景，可以为终端消费者提供实时导航、跨楼层指引、路线规划等便捷化服务。人员/物品定位管理主要应用于工业、物流、医疗及危险环境、重点安保区域等场景，可以实时了解关键物体人员/物品的位置，准确的记录人员/物品移动的行为轨迹，对设备点的定期巡检，实时监控还能够对危险区域进行告警，提醒访客和其他非相关人员不要靠近危险区域。

uwb定位原理

简单介绍下UWB高精度定位方案，UWB无线通信是一种不用载波，而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的方式，也称做脉冲无线电(ImpulseRadio)、时域(TImeDomain)或无载波(CarrierFree)通信。具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，在室内或者建筑物比较密集的场合可以获得良好的定位效果，同时在进行测距、定位、跟踪时也能达到更高的精度。因此，超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。

UWB定位采用的是TDOA定位算法，通过测量出不同基站与移动终端的传输时延差来进行定位。SKYLAB UWB高精度室内定位方案的定位原理就是通过在室内布置4个已知坐标的定位基站（VDU2503），需要定位的人员或者设备携带定位标签（UWB工卡/UWB手环/UWB资产标签），标签按照一定的频率发射脉冲，不断和四个已知位置的基站进行测距，通过一定的算法精确的计算定位标签的位置。目前UWB定位系统也可以提供3D定位功能，此定位系统采用TDOA和AOA两种定位算法，已达到3D定位的效果。

UWB定位主要应用于室内高精度定位，用于在一定空间范围内获取人或物的位置信息。基于SKYLAB UWB技术的室内定位方案正在逐步渗透机场、展厅、 写字楼、仓库、地下停车、监狱、军事训练基地等需要使用准确的室内定位信息的应用，能够实时了解关键物体(携带定位标签的人员、设备)的位置，准确的记录关键物体移动的行为轨迹，对设备点的定期巡检，实时监控还能够对危险区域进行告警，提醒访客和其他非相关人员不要靠近危险区域。