今天我們要了解到的是，高精度UWB定位技術(shù)原理及優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。
UWB定位概念
UWB（Ultra Wideband）超寬帶，是一種無載波通信技術(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)。頻譜形狀可通過甚窄持續(xù)單脈沖形狀和天線負(fù)載特征來調(diào)整。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)?，RF可同時(shí)發(fā)射多個(gè)UWB信號(hào)。UWB信號(hào)類似于基帶信號(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)變換為無線射頻(RF) 的常規(guī)無線系統(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定位架構(gòu)
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)前的無線通信技術(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)變化來傳輸信息。而UWB則不使用載波，它通過發(fā)送納秒級(jí)脈沖來傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。UWB發(fā)射器直接用脈沖小型激勵(lì)天線，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。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以內(nèi)，再根據(jù)經(jīng)過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)人通信和無線局域網(wǎng)的一種理想調(diào)制技術(shù)。UWB 以非常寬的頻率帶寬來?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，而是共享其他無線技術(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。
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μW～幾十mW。民用的UWB 設(shè)備功率一般是傳統(tǒng)移動(dòng)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。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)無線設(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。由于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)無線通信的射頻信號(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。由于超寬帶無線電發(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)無線電信號(hào)多徑衰落深達(dá)10～ 30 dB 的多徑環(huán)境， 對(duì)超寬帶無線電信號(hào)的衰落最多不到5 dB。
定位精確：沖激脈沖具有很高的定位精度，采用超寬帶無線電通信，很容易將定位與通信合一，而常規(guī)無線電難以做到這一點(diǎn)。超寬帶無線電具有極強(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)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)； 與GPS 提供絕對(duì)地理位置不同，超短脈沖定位器可以給出相對(duì)位置， 其定位精度可達(dá)厘米級(jí)， 此外，超寬帶無線電定位器更為便宜。
井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變，安全問題屢見不鮮。一旦發(fā)生事故，快速定位和救援被困人員面臨巨大挑戰(zhàn)，可能導(dǎo)致無法估量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此，建立一套完善的井下人員定位系統(tǒng)至關(guān)重要，這對(duì)于提升煤礦安全生產(chǎn)水平、保障作業(yè)人員生命安全、推動(dòng)礦井管理現(xiàn)代
近日，四相科技煤安認(rèn)證礦用產(chǎn)品再添一員，帶屏定位標(biāo)簽成功獲得煤安認(rèn)證，標(biāo)志著該產(chǎn)品在安全性、可靠性方面得到了國(guó)家權(quán)威部門的認(rèn)可，符合國(guó)家煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)。煤安認(rèn)證是煤礦礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志認(rèn)證的簡(jiǎn)稱，是中國(guó)針對(duì)煤礦行業(yè)設(shè)備和材料實(shí)施的一種強(qiáng)制性安全
天然氣是一種可持續(xù)發(fā)展的清潔能源，具有廣闊的發(fā)展前景和重要的戰(zhàn)略地位。然而，天然氣工業(yè)企業(yè)安全問題一直以來受到政府部門和公眾重點(diǎn)關(guān)注，重大及以上事故頻發(fā)，凸顯出傳統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施存在“監(jiān)控不力、覆蓋不全、管理不嚴(yán)”等問題。國(guó)家應(yīng)急管理部印