今后，無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)的趨勢(shì)是室內(nèi)定位與室外定位相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫、精確定位?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不能完全滿(mǎn)足這一要求，UWB技術(shù)具有功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜性低、定位精度極高等優(yōu)點(diǎn)，在眾多無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)中脫穎而出。
uwb定位概念
UWB（Ultra Wideband）超寬帶，是一種無(wú)載波通信技術(shù)。利用納秒至微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。以下兩幅圖是UWB脈沖信號(hào)分別在時(shí)域和頻域上的表現(xiàn)形式。脈沖覆蓋的頻譜從直流至GHz，不需常規(guī)窄帶調(diào)制所需的RF頻率變換，脈沖成型后可直接送至天線(xiàn)發(fā)射。脈沖峰峰時(shí)間間隔在10 - 100 ps級(jí)。頻譜形狀可通過(guò)甚窄持續(xù)單脈沖形狀和天線(xiàn)負(fù)載特征來(lái)調(diào)整。
UWB信號(hào)功率系統(tǒng)
UWB信號(hào)在時(shí)間軸上是稀疏分布的，其功率譜密度相當(dāng)?shù)停琑F可同時(shí)發(fā)射多個(gè)UWB信號(hào)。UWB信號(hào)類(lèi)似于基帶信號(hào)，可采用OOK，對(duì)映脈沖鍵控，脈沖振幅調(diào)制或脈位調(diào)制。
UWB不同于把基帶信號(hào)變換為無(wú)線(xiàn)射頻(RF) 的常規(guī)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)，可視為在RF上基帶傳播方案，在建筑物內(nèi)能以極低頻譜密度達(dá)到100 Mb/s數(shù)據(jù)速率?？垢蓴_性能強(qiáng)，傳輸速率高，系統(tǒng)容量大發(fā)送功率非常小。UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通信設(shè)備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長(zhǎng)系統(tǒng)電源工作時(shí)間。而且，發(fā)射功率小。
UWB 技術(shù)特點(diǎn)
由于UWB與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，工作原理迥異，因此UWB具有如下傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無(wú)法比擬的技術(shù)特點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單當(dāng)前的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)所使用的通信載波是連續(xù)的電波，載波的頻率和功率在一定范圍內(nèi)變化，從而利用載波的狀態(tài)變化來(lái)傳輸信息。而UWB則不使用載波，它通過(guò)發(fā)送納秒級(jí)脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。UWB發(fā)射器直接用脈沖小型激勵(lì)天線(xiàn)，不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需要的上變頻，從而不需要功用放大器與混頻器，因此，UWB允許采用非常低廉的寬帶發(fā)射器。
UWB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳輸范圍
同時(shí)在接收端，UWB接收機(jī)也有別于傳統(tǒng)的接收機(jī)，不需要中頻處理，因此，UWB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。高速的數(shù)據(jù)傳輸民用商品中，一般要求UWB信號(hào)的傳輸范圍為10m以?xún)?nèi)，再根據(jù)經(jīng)過(guò)修改的信道容量公式，其傳輸速率可達(dá)500Mbit/ s，是實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的一種理想調(diào)制技術(shù)。
超寬帶UWB數(shù)據(jù)傳輸
UWB 以非常寬的頻率帶寬來(lái)?yè)Q取高速的數(shù)據(jù)傳輸，并且不單獨(dú)占用已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源，而是共享其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)使用的頻帶。在軍事應(yīng)用中，可以利用巨大的擴(kuò)頻增益來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低截獲率、低檢測(cè)率、高安全性和高速的數(shù)據(jù)傳輸。
低功耗UWB 系統(tǒng)功率優(yōu)越性
功耗低UWB 系統(tǒng)使用間歇的脈沖來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時(shí)間很短，一般在0. 20ns～1. 5ns 之間，有很低的占空因數(shù)，系統(tǒng)耗電可以做到很低，在高速通信時(shí)系統(tǒng)的耗電量?jī)H為幾百W～幾十mW。民用的UWB 設(shè)備功率一般是傳統(tǒng)移動(dòng)電話(huà)所需功率的1/ 100 左右，是藍(lán)牙設(shè)備所需功率的1/ 20 左右。軍用的UWB 電臺(tái)耗電也很低。
因此，UWB 設(shè)備在電池壽命和電磁輻射上，相對(duì)于傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)設(shè)備有著很大的優(yōu)越性。安全性高作為通信系統(tǒng)的物理層技術(shù)具有天然的安全性能。
UWB脈沖信號(hào)通信系統(tǒng)
UWB信號(hào)一般把信號(hào)能量彌散在極寬的頻帶范圍內(nèi)，對(duì)一般通信系統(tǒng)，UWB 信號(hào)相當(dāng)于白噪聲信號(hào)，并且大多數(shù)情況下，UWB 信號(hào)的功率譜密度低于自然的電子噪聲，從電子噪聲中將脈沖信號(hào)檢測(cè)出來(lái)是一件非常困難的事。
采用編碼對(duì)脈沖參數(shù)進(jìn)行偽隨機(jī)化后，脈沖的檢測(cè)將更加困難。多徑分辨能力強(qiáng)由于常規(guī)無(wú)線(xiàn)通信的射頻信號(hào)大多為連續(xù)信號(hào)或其持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)大于多徑傳播時(shí)間，多徑傳播效應(yīng)限制了通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率。
由于超寬帶無(wú)線(xiàn)電發(fā)射的是持續(xù)時(shí)間極短的單周期脈沖且占空比極低，多徑信號(hào)在時(shí)間上是可分離的。
假如多徑脈沖要在時(shí)間上發(fā)生交疊，其多徑傳輸路徑長(zhǎng)度應(yīng)小于脈沖寬度與傳播速度的乘積。由于脈沖多徑信號(hào)在時(shí)間上不重疊，很容易分離出多徑分量以充分利用發(fā)射信號(hào)的能量。
大量的實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)常規(guī)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)多徑衰落深達(dá)10～ 30 dB 的多徑環(huán)境， 對(duì)超寬帶無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的衰落最多不到5 dB。
GPS與UWB定位系統(tǒng)定位精度價(jià)格對(duì)比
準(zhǔn)確定位：沖激脈沖具有較高的定位精度，利用超寬帶無(wú)線(xiàn)通信，可方便地實(shí)現(xiàn)定位和通信的一體化，這是常規(guī)無(wú)線(xiàn)電難以實(shí)現(xiàn)的。UWB無(wú)線(xiàn)電具有極強(qiáng)的穿透能力，可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位，而 GPS定位系統(tǒng)只能在 GPS定位衛(wèi)星的可見(jiàn)范圍內(nèi)工作；與 GPS不同，超短脈沖定位器能提供相對(duì)位置，定位精度可達(dá)厘米級(jí)，而且 UWB無(wú)線(xiàn)電定位器價(jià)格更便宜。