原创 Jet高精度室内UWB定位系统(一)

2021-3-23 11:52 1546 20 2 分类: 物联网

1.UWB系统概述

随着物联网的深入应用,依靠数据流驱动的业务,越来越多的展现出对位置数据的依赖。在煤矿、工地、铁路、化工厂等领域,位置数据甚至作为首要的安全数据,提供给决策端。考虑到各行业及应用场景的差异,用户对位置数据的精度、容错特性、成本也有不同的等级要求。目前市场上已经形成以UWB、蓝牙、CSS为主的多套技术体系齐头并进的势头。Jet UWB定位系统,是一套具有高稳定性、高扩展性、高性价比的系统,该系统能够使大多数领域的用户实现3-9个月的快速投资回报;系统的智能化、可视化特性,大大提高了企业、机关的运行效率,降低了过程管理风险。

2.技术原理

2.1 定位系统(RTLS)原理

定位原理:参照GPS系统,在定位场景中部署伪卫星小基站,实现对定位目标四周的信号覆盖,从而进一步实现对人员与车辆的定位、导航。该系统一般安装于无法接收GPS信号的室内环境,能实现比GPS系统更精细的的业务功能

定位模式:依据工程数学TDOA运算方法,4台基站可以实现3D定位,3台基站可实现2D平面定位,2台基站可实现长条状1维定位,1台基站则可实现小范围存在识别;

所有基站需要上网,进行数据综合分析后,按照所设定的维度,运算出定位结果;下面是定位原理的图形化展示。

2.2 UWB技术原理

能实现上述位置识别的信号有多种,UWB是运算精度较高的一种。目前市场上存在两种UWB,一种是不带调制的高精度DS-UWB,一种是带调制的中等精度Chirp UWB。以后者为例,其频率变化趋势即代表0/1的字符变化。

Chirp信号的编码方式

 

 Chirp信号的压缩与成型

在测量系统中,带宽将决定分辨率,进而决定定位精度。因此UWB可以设定为500MHz以上带宽,进行超宽带高速通讯与定位,一次定位仅需要0.2ms;也可以使用低带宽Chirp UWB,运行最高80MHz的宽带定位测量,一次定位需要0.3~3.5ms。两者在使用上基本一致,但是后者工作在2.4Ghz,比前者具有更好的绕射功能,降低了高带宽系统的易遮挡性。

在我国的超宽带与宽带测量中,超宽带用于室内短距离,比如工作于国家标准6.5Ghz-41.3dbm/Mhz功率下,仅能传输30-50m的距离;而Chirp UWB宽带信号可以工作在2.4Ghz6dbm/Mhz下,能够传输1.2km以上距离,但精度将下降到1-3m左右。例如在地铁防撞系统中,要求测量距离达到900m以上,为了达到测量距离且符合国家无委会的要求、业主方招投标要求,此时仅可以使用2.4Ghz/80MhzChirp模式,而不能使用常规500MhzUWB带宽。




作者: 上海捷立电子, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3950955.html

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