uwb定位技術(shù)算法的UWB 定位主要是通過TOF 測(cè)距定位、TDoA 定位、AoA 定位，前2種通常單獨(dú)使用，第三種的AoA通常是和ToF 或TDoA 進(jìn)行融合定位。
1、定位算法ToF
TOF（time-of-flight）時(shí)間飛行原理。時(shí)間飛行原理是指各種測(cè)量飛行時(shí)間的方法，更確切的是指一個(gè)物體或粒子或聲波或電波等其他波類在某種介質(zhì)內(nèi)穿越一段距離所用的時(shí)間。TOF 測(cè)距方法是 D.McCrady 提出的 , 然而該技術(shù)只側(cè)重于直接序列擴(kuò)頻( DSSS)的通信系統(tǒng)。TOF 測(cè)距技術(shù)可以理解為飛行時(shí)差測(cè)距( Time of Flight Measurem ent) 方法, 傳統(tǒng)的測(cè)距技術(shù)分為雙向測(cè)距技術(shù)( Two Way Rang ing )和單向測(cè)距技術(shù)( OneWay Ranging) 。TOF 測(cè)距方法屬于雙向測(cè)距技術(shù), 它主要利用信號(hào)在兩個(gè)異步收發(fā)機(jī)( Transceiver)之間往返的飛行時(shí)間來測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離。
在這種模式下，取決于Device B 從收到報(bào)文到Ack 的時(shí)間差，若這個(gè)時(shí)間越長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的精度也低。同時(shí)，Device A、B 的時(shí)鐘精度有關(guān)，若兩個(gè)時(shí)鐘精度的偏差為eA和eB，若兩個(gè)時(shí)鐘的誤差偏差為10 個(gè)PPM，處理時(shí)間為100us，則誤差達(dá)到150cm。
SDSTWR對(duì)稱雙邊雙向測(cè)距Symmetric double-sided two-way ranging (SDSTWR)，在這個(gè)系統(tǒng)中，誤差和treplyB 有關(guān)系，但沒有那么大，而是從中可以看出，若兩邊的時(shí)鐘偏差為10PPM，回復(fù)時(shí)間為100us，則誤差不到8cm，相對(duì)150cm 有質(zhì)的改善。
TDOA 定位
TDOA 的首要問題是解決時(shí)間同步問題，時(shí)間同步有兩種，一種是通過有線做時(shí)間同步，有線時(shí)間同步可以控制在0.1ns 以內(nèi)，同步精度非常高，但由于采用有線，所有設(shè)備要么采用中心網(wǎng)絡(luò)的方式，要么采用級(jí)聯(lián)的方式，但增加了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的復(fù)雜度，也增加了施工的復(fù)雜度，成本升高。并且，系統(tǒng)中還有一個(gè)專用的有線時(shí)間同步器，價(jià)格昂貴。一種是通過無線做時(shí)間同步，采用無線同步一般可以達(dá)到0.25ns，精度稍遜于有線時(shí)間同步，但其系統(tǒng)相對(duì)來說更為簡(jiǎn)單，定位基站只需要供電，數(shù)據(jù)回傳可以采用WiFi 的方式，有效降低了成本，時(shí)間同步基站時(shí)間同步之后，標(biāo)簽發(fā)送一個(gè)廣播報(bào)文，基站收到之后，標(biāo)記接收到此報(bào)文的時(shí)間戳，將才內(nèi)容發(fā)送到計(jì)算服務(wù)器，計(jì)算服務(wù)器更加其他基站的定位報(bào)文的時(shí)間戳，計(jì)算出被定為目標(biāo)的位置。
AoA定位
AoA定位一般是基于相位差的方式計(jì)算出到達(dá)角度，一般不單獨(dú)使用，由于AoA 涉及到角度分辨率的問題，若單純AoA 定位，若離基站越遠(yuǎn)，定位精度就越差。AoA可以配合ToF測(cè)距時(shí)下定位，此模式下，單基站就可以完成定位。
也可以兩個(gè)基站通過AoA 實(shí)現(xiàn)定位
2、uwb定位技術(shù)算法選擇
定位方法選擇涉及到多方面因素，在系統(tǒng)中需要綜合判斷，以更好地滿足系統(tǒng)的使用。
3、uwb定位技術(shù)算法容量因素
在基于測(cè)距模式，相對(duì)來說容量比較低；
在TDOA 模式下，若采用6.8Mbps的傳送速率，標(biāo)簽的報(bào)文限制在12 個(gè)字節(jié)內(nèi)，每個(gè)報(bào)文的持續(xù)時(shí)間為95微秒，按18% 的系統(tǒng)占空比計(jì)算，每個(gè)標(biāo)簽按1Hz 的頻率工作，系統(tǒng)容量接近1500個(gè)標(biāo)簽。若ToF 配合AoA 使用，能顯著提升系統(tǒng)融合，比如，只和其中一個(gè)基站測(cè)距，其他基站輔助做角度判斷，完成定位，系統(tǒng)容量能顯著提升。
4、uwb定位技術(shù)算法定位模式與工耗
主要比較一下ToF 和TDoA兩種模式下的功耗，ToF 模式下，標(biāo)簽需要逐一和基站測(cè)距，需要多次測(cè)距，一般一輪測(cè)距下來，需要5ms 以上。TDoA 定位，標(biāo)簽只需要發(fā)送一個(gè)報(bào)文即可完成定位，一般從準(zhǔn)備到發(fā)送完成也在0.5ms 內(nèi)完成，其功耗顯著低于ToF模式。
5、uwb定位技術(shù)算法環(huán)境因素
環(huán)境因素是多方面的，最為典型的是區(qū)域內(nèi)定位和區(qū)域外定位；由于TDoA 是基于到達(dá)時(shí)間差，將到達(dá)時(shí)間差轉(zhuǎn)換為距離差之后，一般采用雙曲線算法，而雙曲線算法的局限性決定了在基站圍成的區(qū)域內(nèi)定位精度高，在區(qū)域外定位精度比較差。而類似電廠等環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)景，系統(tǒng)面臨建設(shè)的巨大難度，用TDoA 定位就很難滿足應(yīng)用的需求。這種模式下，可以采用ToF 定位，或采用TDoA 融合AoA 的定位方法解決。