1、为什么说UWB最适合室内定位跟踪?
超精准,提供厘米级精度,比BLE和Wi-Fi精确100倍;
超可靠,在存在多径反射的情况下能够保持信号完整性。
2、UWB拓扑结构比较和选择
最佳拓扑结构主要由应用决定。这也就是说,设计工程师首先要将应用和拓扑结构匹配。可供选择的方法有:
双向测距(TWR):如图2-9所示,TWR方法可通过测定UWB射频信号的 ToF,然后将该时间乘以光速来计算标签与锚点之间的距离。汽车无钥门禁系统就是使用TWR方法的一个应用示例TWR可生成一个安全空间,类似于一个安全气泡,同时确保在应用的时候,这个气泡保持高精度的安全控制。
如果您在两个设备之间实施TWR方案,则可以获得设备之间的距离信息。在TWR方案的基础上,您还可以在移动标签和固定锚点之间实现2D甚至3D位置测量,这种称为“三边测量法”。
采用TWR方法,可交换三条消息。标签通过发送一条含已知锚点地址的轮询消息启动TWR。锚点记录轮询接收时间,并回复响应消息。在收到响应消息后,标签记录时间并编写最后一条消息。锚点可利用最后一条消息中的信息确定UWB信号的ToF。
TWR方法也可用于图2-10和图2-11所示的2D/3D资产场景。图2-10显示使用监听器的双向测距,而图2-11显示使用数据标签回程的TWR。如图2-11所示,数据回传可以使用多种方法(如Wi-Fi、NB-IoT、LTE-M等)实现,通过这些方法将数据传输至云。
到达时间差(TDoA)和反TDoA:TDoA和反向TDoA方法类似于GPS。在已知的固定场所部署了多个参考点,称为“锚点”,且这些锚点在时间方面实现了紧密同步。如果为TDoA,移动设备将闪烁(也就是定期发送信息),当锚点接收到信标信号时,将基于共同的同步时基标记时间戳。然后,多个锚点的时间戳将转发至中央定位引擎,中央定位引擎将根据每个锚点的信标信号 TDoA运行多点定位算法。最后将得到移动设备的2D或3D位置,如图2-12所示。反向TDoA更像GPS。在该系统中,锚点发送同步信标(具有固定/已知偏移,以避免发生碰撞),移动设备利用TDoA和多点定位算法来计算其位置,如图2-13所示。
到达相位差(PDoA):另一个UWB拓扑就是PDoA。PDoA可将两个设备之间的距离与两者之间的方位测量结合在一起,如图2-14所示。利用距离和方位的组合信息,可在没有任何其他基础设施的情况下计算出两个设备的相对位置。为此,其中一个设备必须配备至少2根天线,并且能够测量每根天线处到达信号载波的相位差。相位完全不受天线变形的影响,并且可实现优于 10°的测量精度,从而可以在不到5°的情况下确定发射器的方位。