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【技术科普】| UWB的前世今生


  来源: 罗德与施瓦茨中国 时间:2024-07-25 编辑:流川
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UWB带宽在500 MHz以上,根据香农公式C=B*log2(1+SNR),带宽越宽,信道容量越大;


2传输速率高


UWB在十米的传输距离范围内可实现几百Mbit/s以上的传输速度;


3发射功率低


按照FCC的法规,其输出功率被限制在-41.3dBm/MHz以下,从而降低了功耗和对其他无线系统的干扰;


4多径分辨率高


UWB信号因为具有较强的时间和空间分辨率,对信道衰减不敏感,抗衰减能力强;


5系统保密性好:


因为带宽比较大,则相应的功率谱密度就会低,使得UWB信号难以被检测和甄别,从而提高了其安全性;


6定位精度高:


UWB的窄脉冲脉宽很窄,为纳秒级,所以有非常高的时间和空间分辨率,从而精确测量信号传输时间进而实现高精度定位,距离分辨精度可达到厘米级;


7穿透能力强


UWB窄脉冲由于要在较短时间内传递大量能量,因而具有很强的穿透能力,能穿透障碍物并识别其背后隐藏的物体。



而其中的测距定位技术是近些年引起人们重新对UWB技术产生持续关注的一个重要原因。它的定位基本原理是利用TOF(Time of Flight)进行精确测距,基于这一基本算法,还可采用其他的进阶算法,如TDOA(到达时间差定位),TOA(到达时间定位),TWR(双向测距法),AOA(到达角定位来实现终端的定位)等;篇幅所限,我们在本文仅浅谈一下TOF的基本概念,如下图所示:



Initiator向Responder发送Poll包,Responder在经过Treply的时间之后返回相应数据包,这个相应数据包包含了Treply的时间,Initiator通过它的发包时间、收包时间和解析到的Responder的响应时间,可以计算得到TOF,TOF再乘以光速就得到了Initiator和Responder之间的距离。


正是鉴于UWB的以上技术特性,UWB的主要应用就在于数据传输、雷达成像、测距定位等领域,概括起来主要涉及到军事和民用两个方面。


在军事领域,UWB技术主要应用于低截获率(LPI/D)的内部无线通信系统、LPI/D地波通信、LPI/D高度计、战场手持和网络LPI/D电台、UWB雷达、防撞雷达、警戒雷达、无线标签、接近引信、高精度定位系统、无人驾驶飞行器和地面战车及其通信链路、探测地雷、检测地下目标等。


在民用方面,UWB技术的应用也越来越广泛:


01智能家居


可实现智能设备之间的高速、低延迟通信,为智能家居提供更高效的控制和更便捷的用户体验;

02工业物联网


在工业环境中,可用于人员、车辆、资产精确的定位、并在定位基础上实现设备控制、轨迹追踪、区域报警、摄像联动等延伸功能,提高生产效率和安全性;


03汽车领域


UWB 技术在车辆数字钥匙、生物雷达、车内通信、自动驾驶等方面的应用越来越被关注;


04消费电子


UWB 技术有望在文件传输、智能手机/家居、新零售、体育赛事、增强现实(AR)/虚拟现实(VR)等领域发挥更大作用;


05医疗保健


UWB 技术可用于医疗设备的定位和追踪,提高医疗服务的质量和效率;


06智慧城市


UWB 技术还可用于智能交通、公共安全等领域,提升城市的智能化水平。



关键词:罗德与施瓦茨中国    浏览量:56

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