UWB定位技術(shù)作為目前業(yè)界精度最高的商用無線定位技術(shù)，具有相對較高的實(shí)時(shí)定位精度，通常能夠在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中獲取高達(dá)10cm~20cm的定位精度。

一、 什么是UWB定位技術(shù)？

UWB定位技術(shù)是一種無線載波通信技術(shù)，即不采用正弦載波，而利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。

從頻域來看，超寬帶有別于傳統(tǒng)的窄帶和寬帶，它的頻域更寬。窄帶是指相對寬度（信號帶寬與中心頻率之比）小于1%，相對帶寬在1%到25%之間的被稱為寬帶，相對帶寬大于25%，而且中心頻率大于500MHz的被稱為超寬帶

從時(shí)域上講，超寬帶系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)。一般的通信系統(tǒng)是通過發(fā)送射頻載波進(jìn)行信號調(diào)制，而UWB是利用起、落點(diǎn)的時(shí)域脈沖（幾十納秒）直接實(shí)現(xiàn)調(diào)制，超寬帶的傳輸把調(diào)制信息過程放在一個(gè)非常寬的頻帶上進(jìn)行，而且以這一過程中所持續(xù)的時(shí)間，來決定帶寬所占據(jù)的頻率范圍。

二、UWB 定位系統(tǒng)組成

EHIGH恒高UWB定位系統(tǒng)基本組成包括UWB標(biāo)簽、UWB基站、定位引擎三個(gè)部分。

1）UWB標(biāo)簽

定位標(biāo)簽附著于定位對象的表面，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入基站的信號覆蓋范圍內(nèi)，即自動與基站建立聯(lián)系，發(fā)送電磁波信號來確定標(biāo)簽位置。每一個(gè)標(biāo)簽都有唯一的ID號，可通過這個(gè)ID號將定位的對象聯(lián)系起來，使定位基站通過標(biāo)簽找到實(shí)際定位的位置。

2）UWB基站

UWB基站分布于定位區(qū)域的幾何邊緣，并對該區(qū)域進(jìn)行信號覆蓋。室內(nèi)定位基站主要功能就是探測標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息并上傳至服務(wù)器進(jìn)行匯總分析。一個(gè)定位系統(tǒng)一般要由三個(gè)以上的定位基站組成，它們可以接收定位終端（即定位標(biāo)簽）發(fā)送的UWB信號，并進(jìn)行互相關(guān)系分析，計(jì)算信號傳播時(shí)延，在通過特定的算法計(jì)算出待定位標(biāo)簽與基站之間的距離，再通過有線網(wǎng)絡(luò)或WLAN傳遞給定位引擎。

3）定位引擎

運(yùn)行在PC端程序，通過基站和標(biāo)簽之間的測距結(jié)果，結(jié)合基站地圖信息精確算出標(biāo)簽的具體位置，并呈現(xiàn)在監(jiān)控終端。

三、UWB定位技術(shù)如何獲取準(zhǔn)確的位置信息？

在實(shí)際的無線傳輸環(huán)境中，電磁波會受到周圍環(huán)境如墻壁、玻璃、金屬等物體的反射（類似于可見光的反射），產(chǎn)生多徑信號。接收節(jié)點(diǎn)（基站）往往不僅能接收到直達(dá)信號，還能接收到反射路徑傳播的信號，并且直達(dá)路徑信號和反射路徑信號是相加的關(guān)系。

所以，定位系統(tǒng)想要精準(zhǔn)測量電磁波的飛行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)精確定位，關(guān)鍵在于接收節(jié)點(diǎn)能否正確接收到發(fā)射節(jié)點(diǎn)（標(biāo)簽）所發(fā)送信號的直達(dá)路徑。

如果接收節(jié)點(diǎn)不能分離出信號中的直射路徑，則接收節(jié)點(diǎn)定位的依據(jù)是直射路徑信號和反射路徑信號相加的結(jié)果，從而影響時(shí)間信息的獲取，對定位精度造成影響。因此為了提高定位的精準(zhǔn)度，定位系統(tǒng)需要提取出首達(dá)路徑信號。

UWB時(shí)域信號較窄，使得時(shí)間分辨率增強(qiáng)，接收多徑反射延時(shí)信號與直達(dá)信號的時(shí)間差一般大于脈沖寬度，因此，信號在時(shí)域上是可分離的，因此系統(tǒng)可快速提取出直達(dá)信號，實(shí)現(xiàn)精確定位。

UWB信號持續(xù)時(shí)間短，除了利于提取出首達(dá)信號，提高定位精度外，還有以下三個(gè)優(yōu)勢：

1）工作時(shí)間短、設(shè)備功耗低

UWB系統(tǒng)使用間歇的脈沖來發(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，有很空的占空因數(shù)，系統(tǒng)耗電可以做到很低，在高速通信時(shí)系統(tǒng)的耗電量僅為幾百μW~幾十mW。民用的UWB設(shè)備功率一般是傳統(tǒng)移動電話所需功率的1/100左右，是藍(lán)牙設(shè)備所需功率的1/20左右。因此，UWB設(shè)備的電池壽命，相對于傳統(tǒng)無線設(shè)備有著很大的優(yōu)越性。

2）對其他設(shè)備干擾小

由于UWB脈沖極窄、頻帶極寬，其帶寬相當(dāng)于1000個(gè)電視頻道或3萬個(gè)FM廣播頻道，因此單位頻寬內(nèi)的功率密度相當(dāng)?shù)汀Ｃ绹鳩CC對UWB的發(fā)射功率做了嚴(yán)格限制，其功率密度甚至低于一般的噪聲水平（比如，低于一部筆記本電腦的輻射）。因此，UWB對其他設(shè)備的影響微乎其微。

3）1S內(nèi)可同時(shí)工作的標(biāo)簽多，容量高

UWB使用的帶寬在1GHz以上，甚至可高達(dá)幾個(gè)GHz，那么每發(fā)送一個(gè)UWB信號的持續(xù)時(shí)間就非常短了。通俗一點(diǎn)，我們可以將信號通信看作不同寬度車輛行駛，如自行車（UWB信號）、汽車（窄帶信號），馬路寬度一定（時(shí)間資源），車輛越窄，馬路上容納的車輛就越多，如只有自行車在馬路上行駛和只有汽車在馬路上行駛時(shí)，自行車的容量會大大多于汽車。因此，UWB定位系統(tǒng)容量大，可同時(shí)容納成百上千個(gè)定位標(biāo)簽同時(shí)工作。

目前，UWB定位技術(shù)的定位精度是其他定位技術(shù)中遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能比擬的。EHIGH恒高UWB定位系統(tǒng)已成功將UWB定位技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了UWB定位系統(tǒng)在工業(yè)4.0、石油化工、電力能源、公安司法等領(lǐng)域的應(yīng)用，并不斷推動高精度位置服務(wù)的快速發(fā)展。隨著新行業(yè)應(yīng)用的不斷發(fā)掘，成本價(jià)格的不斷下降，UWB定位技術(shù)的真正爆發(fā)時(shí)間也不會太遲。