以下文章簡(jiǎn)述了UWB?技術(shù)的內(nèi)部工作原理，并敘述出UWB?超寬帶定位方法之間的差異。

UWB?與窄帶進(jìn)行比較

適用于室內(nèi)和室外定位應(yīng)用的技術(shù)有多種，但?UWB?最精確、最可靠且最具成本效益；通常也更具可擴(kuò)展性。將?UWB?技術(shù)與最流行的窄帶方法進(jìn)行比較，可以清楚地說(shuō)明這一點(diǎn)，這也是我們?cè)诒竟?jié)要做的。

從一開(kāi)始，脈沖無(wú)線電?UWB?的設(shè)計(jì)目的就是實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)距估計(jì)，同時(shí)進(jìn)行雙向通信。這樣它就可以收集傳感器數(shù)據(jù)，并控制執(zhí)行器。

脈沖無(wú)線電是?UWB?信號(hào)的一種形式，它的特性使其成為密集多徑環(huán)境中定位和通信服務(wù)的理想選擇。

除了其定位功能，Qorvo?UWB?技術(shù)還符合?IEEE?802.15.4a?標(biāo)準(zhǔn)和近期發(fā)布的?IEEE?802.15.4z?標(biāo)準(zhǔn)。因此，除了厘米級(jí)測(cè)距精度，開(kāi)發(fā)人員還強(qiáng)調(diào)要確保該技術(shù)穩(wěn)定且不受各種干擾的影響，從而實(shí)現(xiàn)更高的可靠性。制定該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，還考慮了低功耗和低成本因素，以及支持大量互連設(shè)備的能力。工程師們?cè)趧?chuàng)建該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)有一個(gè)愿景：讓每個(gè)互連對(duì)象都具有“定位感知”能力。

聯(lián)邦通信委員會(huì)?（FCC）?將?UWB?無(wú)線電頻率范圍定義為?3.1?GHz?至?10.6?GHz，最低信號(hào)帶寬為?500?MHz。與其他無(wú)線電技術(shù)不同，UWB?并不使用幅度或頻率調(diào)制來(lái)編碼其信號(hào)傳輸?shù)男畔?。相反，UWB?采用非常窄的短脈沖序列，利用二進(jìn)制相移鍵控?（BPSK）?和/或脈位調(diào)制?（BPM）?對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。使用窄脈沖導(dǎo)致傳輸表現(xiàn)出寬帶寬特性，從而可以擴(kuò)大范圍，降低對(duì)窄帶干擾的敏感度，并且能夠在存在多路徑反射的情況下運(yùn)行。

RSSI?的限制

在當(dāng)今的許多應(yīng)用中，定位跟蹤采用接收信號(hào)強(qiáng)度指示器（RSSI）?實(shí)現(xiàn)。在?RSSI?應(yīng)用中，無(wú)線電信號(hào)的強(qiáng)度隨自由空間中與發(fā)射機(jī)距離的平方反比而變化。當(dāng)信號(hào)遠(yuǎn)離信號(hào)源時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度就會(huì)減弱。

將?RSSI?配合?Wi-Fi?和藍(lán)牙?802.11?標(biāo)準(zhǔn)一起使用。根據(jù)已知的發(fā)射端設(shè)備的發(fā)射功率，就可以預(yù)測(cè)設(shè)備之間的距離。然而，這些類(lèi)型的測(cè)量也存在缺陷，我們接下來(lái)會(huì)進(jìn)行討論。

使用藍(lán)牙的定位跟蹤

藍(lán)牙定位跟蹤，如藍(lán)牙低功耗?（BLE）?信標(biāo)，在某些情況下很有效。信標(biāo)主要用于接近檢測(cè)。它們會(huì)在設(shè)備（如電話）處于覆蓋范圍內(nèi)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)區(qū)分信號(hào)強(qiáng)度?（RSSI）?的強(qiáng)弱來(lái)估算距離。

設(shè)備?A?可以從會(huì)議室天花板上的信標(biāo)接收到非常強(qiáng)的信號(hào)，但墻壁使會(huì)議室外部附近角落的信標(biāo)信號(hào)明顯減弱，而這兩個(gè)信標(biāo)與設(shè)備?A?的距離大致相同。設(shè)備?B?不在任何信標(biāo)的?LOS?范圍內(nèi)，因此，所有信號(hào)都明顯減弱，而設(shè)備?C?處于開(kāi)放式辦公室中多個(gè)信標(biāo)的?LOS?范圍內(nèi)。所以信號(hào)強(qiáng)度更強(qiáng)，因?yàn)樗p更少。

解決這個(gè)問(wèn)題的變通方案就是使用一種叫做“指紋識(shí)別”的方法。先利用安裝在幾米遠(yuǎn)固定位置的信標(biāo)測(cè)量已知位置其他信標(biāo)的信號(hào)強(qiáng)度。將這些信號(hào)強(qiáng)度信息保存在指紋識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)中。然后，信標(biāo)通過(guò)比較其信號(hào)強(qiáng)度與指紋識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，就可以確定設(shè)備的距離和位置。根據(jù)最接近的匹配即可獲得位置測(cè)量結(jié)果。

指紋識(shí)別有許多版本，它們使用各種各樣復(fù)雜的算法。請(qǐng)記住，這些系統(tǒng)只是變通方案。它們并不能以?UWB?等技術(shù)的精度真正解決距離測(cè)量問(wèn)題。

使用?Wi-Fi?的定位跟蹤

Wi-Fi?是室內(nèi)定位應(yīng)用最常用的無(wú)線電信號(hào)。它仍然是使用最廣泛的室內(nèi)定位技術(shù)，并且經(jīng)常與?BLE?結(jié)合使用。Wi-Fi?的主要優(yōu)勢(shì)在于，大多數(shù)公共或私人場(chǎng)所都提供?Wi-Fi。

然而，使用?Wi-Fi?信號(hào)強(qiáng)度估算距離會(huì)面臨與藍(lán)牙相同的挑戰(zhàn)。一些公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出替代算法，試圖使用?Wi-Fi?信號(hào)的飛行時(shí)間?（ToF）?或到達(dá)時(shí)間?（ToA）?來(lái)更精確地測(cè)量距離，但這無(wú)法直接使用標(biāo)準(zhǔn)的?Wi-Fi?硬件實(shí)現(xiàn)。

ToF?是一種通過(guò)將信號(hào)的?ToF?乘以光速來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)無(wú)線電收發(fā)器之間距離的方法。ToA?是無(wú)線電信號(hào)從發(fā)射機(jī)到達(dá)遠(yuǎn)程接收機(jī)的時(shí)間點(diǎn)。

通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中添加更多信標(biāo)，可以在一定程度上提高?RSSI?指紋識(shí)別的準(zhǔn)確性。盡管精度可能會(huì)提高一點(diǎn)，但卻無(wú)法提高測(cè)量的整體可靠性。