天工测控介绍针对物联网高精度定位需求推出的四种UWB定位系统

时间： 2022-08-12 来源：天工测控

技术问答

超宽带（UWB）定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，通过TDoA、ToF、TWR算法计算出目标的实时位置。天工测控介绍微能信息针对物联网不同应用领域的高精度定位需求推出的UWB TDoA定位系统，UWB TWR主动定位系统，UWB PDoA定位方案，UWB ToF-TWR一维定位系统，并为行业客户分享关注度比较高的UWB定位应用答疑。

UWB TDoA定位系统

由UWB基站（加基站电源、固定支架等），UWB标签（工卡，手表，资产标签，安全帽标签），UWB定位引擎算法，UWB定位软件等组成。

工作原理：

1）每个定位标签以UWB脉冲重复不间断发送数据帧；

2）定位标签发送的UWB脉冲串被定位基站接收；

3）每个定位基站利用高敏度的短脉冲侦测器测量每个定位标签的数据帧到达接收器天线的时间；

4）定位引擎参考标签发送过来的校准数据，确定标签达到不同定位基站之间的时间差，并利用三点定位技术及优化算法来计算标签位置。

5）采用多基站定位多采用TDoA（Time difference of Arrival）算法。

PS：支持0维存在性检测/1维线性/2维/3维平面混合高精度定位算法；

UWB TWR主动定位系统

由UWB基站，UWB标签，UWB TWR算法等组成。

工作原理：

1）UWB基站发射UWB信号，并与已知坐标的UWB标签发出测距请求；

2）UWB标签接收到测距请求，并及时回复UWB信号给到UWB基站，通过TWR算法，UWB基站测算出两者距离；

3）UWB基站完成与UWB标签的测距后输出距离结果给到微处理器，由其进行坐标计算或距离滤波校准；

4）通过USB接口输出计算结果，继而实现UWB基站自身的定位。

PS：4个UWB标签即可组成基本的UWB TWR主动定位系统，标签不需要联网和时间同步，故定位系统硬件部署成本得到极大程度降低。

UWB PDoA定位方案

由UWB模块、UWB基站，UWB天线等组成。

工作原理：

1）UWB基站上放置两个相同且间隔d<λ/2天线

2）tag标签上的某个信号到达两个天线的相位差就在-180°到180°范围内；

3）利用测得的相位差换算成距离差（P），利用飞行时间得到距离r，最后得到tag标签的定位坐标数据。

UWB ToF-TWR一维定位系统

由远距离UWB基站，UWB定位标签、UWB定位引擎、终端显示器等组成。

工作原理：

1）施工人员佩戴的UWB标签通过超宽带脉冲信号发射出自身的信号；

2）UWB基站接收到信号，通过信号飞行时间测算UWB定位标签和基站的距离；

3）定位引擎采集不同UWB定位基站与标签的距离，从而计算出UWB定位标签当前位置，并在显示大屏上实时展示出来。

PS：在煤矿的矿道中每隔400米-1000米的间距安装部署一个UWB基站，定位精度小于30厘米；

UWB定位应用FAQ

Q：从一个定位区域到另一个定位区域，定位标签/工卡的信息会变吗？

A：定位标签/工卡的信息可以通过管理后台进行修改，单纯的位置移动，定位标签/工卡的信息是不会变的。

Q：UWB定位应用中，各楼层之间定位会有干扰吗？

A：微能信息已通过软件添加楼层过滤算法，实际应用中，多楼层定位中不会有干扰。

Q：UWB定位标签需要手动启动吗？如果需要手动启动，该怎么操作？

A：UWB定位标签的规格书中有开关机使用的说明介绍，可以详细阅读。以UWB工卡为例，长按开机蓝灯亮，连按三下

第四下长按红灯亮关机，正常启动蓝灯大概每30S闪。

Q：UWB标签的定位间隔时间是多少？

A：UWB标签频率一秒十次广播，也就是10Hz。

Q：UWB模块定位信息能直接输出数据吗？还是说只能通过PC端拿到定位数据？

A：不行，标签广播属于单向通讯；基站用来确定平面坐标系，根据工卡发送的时间定位跟基站的距离，算出工卡的x和y轴。模块只发送信号，基站利用信号定位，不会将数据在传递给模块，只能通过PC的接口拿到定位数据。

Q：UWB定位标签地址是唯一编号吗？是否可以通过标签地址来区分不同模块？

A：是的，UWB定位标签的TAG ID地址唯一标识，不会重复。

管理员可以通过TAG ID地址的定位信息知道绑定该UWB定位标签工作人员的所在位置。

以上就是SKYLAB子公司深圳市微能信息科技有限公司UWB基站的相关问题答疑。目前微能信息已推出的6款UWB基站产品，包括VDU2503、VDU2505，VDU2507，VDU2506/VDU2506D、VDU2613等。

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