UWB技术是如何进行定位的？

UWB技术还没有完全普及，却在慢慢兴起，一旦爆发，势不可挡也。

01-什么是UWB？

UWB（Ultra Wide Band）是一种无载波通信技术，UWB不使用载波，而是使用短的能量脉冲序列，并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围内。

美国联邦通信委员会（FCC）规定，UWB信号的相对宽度（即信号带宽与中心频率之比）不小于0.2或者绝对带宽不小于500MHz，并且适用指定的3.1~10.6GHz频段的信号。

02-UWB的信号传输原理

不需要产生连续的高频载波，仅仅需要产生一个时间短至nS级以下的脉冲，便可通过天线进行发送。需要传送信息可通过改变脉冲的幅度、时间、相位进行加载，进而实现信息传输。

下图是使用相位调制方式传输二进制归零码的IR-UWB信号产生示意图：

03-UWB的定位原理

主要分 TOF定位、TDOA定位、AoA定位。

TOF（Time of flight：飞行时间法）：

TOF定位是基于测距的方式，标签和每个需要定位的基站发起测距，测距完成后进行位置计算。

ToF为飞行时间测距法，通过测量脉冲信号从出发到返回的时间，乘以传播速度（脉冲信号在空气中的传播速度为定值v=30万KM/秒），得到往返一次的距离，除以2即为UWB定位标签到定位基站间的距离。

UWB定位基站的坐标已知，测得标签到基站距离后，通过三点定位法画

3个圆，交点即为UWB定位标签的位置。

 

TDoA：（Time Difference of Arrival：到达时间差） 

TDoA定位是一种利用时间差进行计算的方法。精准的绝对时间相对较难测量，通过比较信号到达各个UWB定位基站的时间差，计算出信号到各个定位基站的距离差，就能作出以定位基站为焦点，距离差为长轴的双曲线，三组双曲线的交点就是定位标签的位置。

Master（主）基站发送sync（同步）报文，Slaver（从）基站接收并做同步处理。

Tag（标签）发送poll报文，基站接收并记录时间戳。

AP1：记录的poll到达时间为T1；

AP2：记录的poll到达时间为T2；

AP3：记录的poll到达时间为T3；
 

由于AP1、AP2、AP3时间是同步的，所以

DT1=T1-T2，AP1与AP3之间的时间差DR1=C*（T1-T2），画双曲线1；

DT2=T1-T3，AP1与AP2之间的时间差DR1=C*（T1-T3），画双曲线2；

双曲线的交点即为tag的位置。

AOA（Angle of arrival：到达角技术）

      AoA 定位一般是基于相位差的方式计算出到达角度，一般不单独使用，由于AoA 涉及到角度分辨率的问题，若单纯AoA 定位，若离基站越远，定位精度就越差。

AoA 可以配合ToF测距时下定位，此模式下，单基站就可以完成定位。

     也可以两个基站通过AoA 实现定位。