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物联网问答

  • 问题补充:近年来,随着近距离无线通信和移动网络技术的不断发展,基于位置的服务(location-based service,LBS)越来越受到人们的重视。尤其是在室内,据统计未来十年人们80%的活动发生在室内,因此研发在室内环境下具有高精度定位功能的定位系统势在必行,针对室内定位系统的研究也如火如荼。美国的全球定位系统(global positioningsystem, GPS)在室外已经可以近乎完美地提供位置信息,但是在室内环境下由于建筑物的遮挡、楼层密度较大等特点而无法正常工作。在这种情况下,出现了利用红外线、WiFi、Zigbee等载波技术的室内定位方案,但是都没有达到非常好的效果。WiFi技术由于其能耗较大,且容易受到信号的干扰,信号覆盖的范围也仅局限于90m以内的空间,所以该技术的优势并不明显;Zigbee技术尽管具有低功耗、低成本、通信效率高等优点,但是其定位结果不稳定,系统可靠性不强。超宽带(ultra-wideband, UWB)技术最早出现在美国军用领域,2002年4月美国联邦通信委员会(FCC)解除了UWB技术的民用许可限制,从此UWB技术得到了快速的普及和发展。同时FCC为UWB分配了3.1-10.6GHz共7.5GHz的带宽。我国UWB事业的发展起步较晚,但是受到党和国家的高度重视,2001年9月初,我国发布的“十五”国家863计划通信技术主题研究项目中,首次将“超宽带无线通信技术及其共存与兼容技术”作为无线通信共性技术与创新技术的研究内容,显示了国家对UWB发展的重视。UWB技术是通过极窄脉冲来传输数据而不是通过传统的载波来传输数据,导致其数据传输速度极高,除此之外,UWB技术具有系统复杂性低、信息安全性高、抗多径衰落能力强等优点,成为无线定位领域中的一大亮点。
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  • 匿名:【余彦培老师】基于距离差测量的位置解算,在UWB系统里其实就是这样的。就是说它的UWB的基站和标签之间会进行一个测量,UWB一套系统里面需要4个基站完成一个定位,这4个基站的话他们的时间是同步的,有一个时钟同步。比如我标签发出一个信号,这时每个基站都能测量到信号的到达时间,这样标签发出的信号到达不同的基站有一个时间差,时间差乘以一个光速就是距离差。就能算出标签到基站一的距离比到基站二的距离远5米或者标签一到基站一的距离比到基站二之间的距离差3米。然后当我知道标签到不同的UWB的基站的距离相互之间差几米的时候,其实从几何上的话呢,可以列一个方程组。根据这个方程组的话就可以解算出它的一个精确的位置信息。当下的高精度定位缩到毫米级,我不知道你说的是不是那个卫星导航的差分定位技术,这个是可以的。但这个说要达到毫米级的精确定位的话,它一般是用在测绘的这个领域,他并不是一个完全实时的毫米级定位。他是比如说我在一个桥梁建设的时候,然后把GPS和北斗的接收终端固定在一个地方然后进行长时间的测量,然后定位出这个地方的坐标。
    这种毫米级定位最常用的就是其实就是测绘里面,它对于形变的监测。比如在一个桥梁上,我把那个定位的终端和天线装在这个地方。然后不断的进行测量,每一段时间之后,定出一个坐标来。然后经去看这个今天比明天,这个定位坐标,有没有变化?主要监测如地基沉降等等发生。像这种手段的差分计算的话,一般来说,在室内定位里面还是很少会用到这个。
    补充:UWB技术相对于其他传统通信技术有如下技术优势:(1)传输速度快,系统容量大。根据信道容限公式,系统的最大传输速率与系统带宽成正比例关系。UWB通信的带宽都在500MHz以上,其传输速率也达到1Gbps以上。而传统的无线载波通信系统由于频带窄,要使传输速率达到100Mbps以上,必须采用多进制调制等方法,这样对信噪比提出了很高的要求,同时也加大了系统构建的复杂性。(2)发射功率低。超宽带无线电具有的1GHz以上的射频带宽,发射时需要的平均功率很低。特别是在短距离通信应用中,UWB发射机的发射功率普遍低于1mW;较低的发射功率可以延长系统的工作时间,而且发射功率较低,对人体的电磁波辐射也会很小。(3)多径分辨率高。UWB信号采用持续时间很短的窄脉冲,具有较强的时间和空间分辨率,系统的多径分辨率高,整个系统就能充分利用发射信号的能量。此外,UWB信号具有良好的抗多径性能,对于信道多径衰落不敏感,接收机通过分级,便可以获得很强的抗衰落能力,在室内或者建筑物比较密集的场合可以获得良好的定位效果,同时在进行测距、定位、跟踪时也能达到更高的精度。(4)系统保密性好。UWB的发射功率低,信号能够很好地隐蔽在其他类型信号和环境噪声之中,传统的接收机无法识别和接收,必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调,系统具有较强的系统安全性。(5)穿透能力强。窄脉冲具有很强的穿透能力,可以帮助比如警察搜寻隔墙的逃犯,以及解救那些被围困在建筑物里边的人们。(6)定位精度高。UWB信号具有超宽频带的特性,具有较高的空间分辨率,使得UWB系统的距离分辨精度是其它系统的成千上百倍。UWB信号的距离分辨能力可达到厘米级,这是其它窄带系统望尘莫及的。超宽带技术开发了一个具有大容量的无线信道,它还具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱低、测距精度高、系统成本低等优点,受到了人们的普遍重视。利用上述这些优点,超宽带信号对障碍物具有良好的穿透性和精确测距的特点,可以设计具有较强通信功能和定位功能的超宽带脉冲无线定位系统,广泛应用于电力、澳门银河在线官方网址化工厂、施工管控、轨道交通、机场安检、军事训练等领域。
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