UWB室内定位技术与设备解析
一、UWB技术核心原理
UWB(超宽带)技术通过发射和接收纳秒级非正弦波窄脉冲信号,利用信号在空间中的传播时间差(ToF)或角度差(AoA)实现高精度定位。其频谱范围覆盖3.1-10.6GHz,带宽超过500MHz,具备以下技术优势:

- 厘米级定位精度:通过测量信号飞行时间(ToF)或到达角(AoA),结合多基站协同计算,定位误差可控制在15厘米内,部分场景可达2厘米。
- 强抗干扰能力:采用扩频及跳频技术,发射功率低,信号隐蔽性强,可有效抵抗2.4GHz频段干扰,处理增益达50dB以上。
- 低功耗与高穿透性:脉冲持续时间短(0.2-1.5ns),占空比低(0.01-0.001),功耗仅为蓝牙技术的1/10;信号可穿透混凝土、树叶等障碍物,适用于复杂环境。
- 高容量与实时性:支持单区域数百个标签同时定位,刷新频率高达1200Hz,满足动态跟踪需求。
二、UWB定位系统组成
- 定位标签(Tag)
- 形态:有源标签,可嵌入胸卡、手环、安全帽等设备,支持唯一ID识别。
- 参数:定位精度5-10厘米,传输距离60米,功耗<1mW,支持2.4GHz通讯频道。
- 功能:持续发射UWB脉冲信号,通过天线接口(如SMA)与基站通信。
- 定位基站(Anchor)
- 作用:接收标签信号,测量信号到达时间差(TDoA)或角度差(AoA),并将数据传输至定位引擎。
- 参数:支持3.1-10.6GHz UWB频段,网络接口为RJ45,输入电压DC 12V,功耗10W,具备过载、过热、短路保护。
- 部署:单基站定位采用AoA算法,多基站定位采用TDoA或三边测量法,需至少3个基站实现二维定位,4个基站实现三维定位。
- 定位引擎
- 功能:部署于服务器,通过优化算法(如最小二乘法、卡尔曼滤波)处理基站数据,计算标签坐标。
- 输出:提供API接口,支持上层应用调用定位数据。
- 上层应用软件
- 基础功能:实时位置显示、历史轨迹回放、电子围栏、报警管理(如越界、聚集、离岗)。
- 扩展功能:智能巡检、考勤统计、视频联动、路径规划、三维可视化。
终端支持:PC、平板、手机、大屏等多端访问。