搞定物联网定位：UWB高精度定位技术原理与实现

什么是UWB

UWB（Ultra Wide Band，超宽带）技术是一种新型的无线通信技术，其与传统通信技术有很大的差异。

在传统通信体制中，数据传输一般都需要使用载波来承载，UWB则不需要，取而代之的是通过发送和接收具有纳秒甚至亚纳秒级的极窄脉冲来传输数据，一个信息比特可映射为数百个这样的脉冲，湖南物联网室内定位系统服务电话。

根据傅里叶时频变换规则可知，单周期UWB脉冲时域宽度越短，湖南物联网室内定位系统服务电话，对应的频域带宽就越宽，这种纳秒级时域脉冲信号，往往能产生具有GHz量级的频域带宽，如图1所示。因此这种技术也称UWB超宽带技术（简单来说就是带宽非常大）。

正是这些纳秒级的时域脉冲，使得UWB信号具有极高的时间分辨率，湖南物联网室内定位系统服务电话，非常适合高精度定位。

Wi-Fi定位技术

目前Wi-Fi是相对成熟且应用较多的技术，这几年有不少公司投入到了这个领域。Wi-Fi室内定位技术主要有两种。

Wi-Fi定位的原理是利用每台路由器独有的Mac地址对用户实现定位，可以从3个方面来理解：

（1）每一个无线AP都有的MAC地址，并且在一段时间内是不会移动的；

（2）设备在开启扫描Wi-Fi的情况下，可以扫描并收集周围的AP信号，并获取到MAC地址，无论是否需要密码，是否连接，甚至信号强度不足以显示在无线信号列表中；

（3）设备将AP数据发送到位置服务器，服务器检索出每一个AP的地理位置，并结合每个信号的强弱程度，计算出设备的地理位置并返回；

位置服务商要建立并不断更新补充数据库，方法主要有以下两种：

（1）主动采集：

利用街景拍摄车搜集沿途的无线信号，并打上GPS坐标回传至服务器;

（2）用户提交：

手机会自动收集Wi-Fi的MAC地址，GPS位置信息和基站信息，回传到服务端，比如此刻用户扫描到的Wi-Fi信息会打上一个GPS位置，携带基站信息一起回传回去，因为Wi-Fi定位已GPS做真值，GPS定位会有误差，所以Wi-Fi定位也会有误差，一般在几十米。

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物联网离不开的定位技术，你知道多少？

通过电脑、手机等终端，互联网解决了人与人之间的信息沟通，物联网则是通过传感装置，将物理世界转换成数字世界，进而实现物与物、人与物相联，从物理世界到数字世界，物联网带来了颠覆性变革。

物联网体系架构通常被分为三层：感知层、网络层、应用层。感知层是物联网的皮肤和五官，用来识别定位物体和采集信息，包含二维码、RFID标签及其读写器，传感器，定位装置等；网络层是物联网的神经中枢和大脑，负责信息传递和处理，包含融合网络、数据处理器等；应用层是物联网的“社会分工”与行业需求结合，实现智能化，是物联网与行业专业技术的深度融合。

从物联网整体架构的角度来看，位置感知是感知层中不可或缺的一部分，为整个物联网体系提供基础的位置信息；从应用的角度来看，位置服务将渗透在诸多物联网应用场景中，提供差异化服务。

医疗物联网：实现实时定位的技术

如许多人所指出的，物联网有望在不久的将来和未来改变医疗行业。其中一个应用是实时定位技术，近年来，这一技术已经成为医疗质量和效率的新标准。

实时定位技术可确保在正确的位置提供正确的资源，根据位置自动执行任务，并改善出院流程和房间周转率，从而节省了宝贵的临床医生时间。它可以帮助医疗行业确定患者护理服务的瓶颈，并提高资源利用率和患者满意度。随着新用例的开发和技术的进步，它的好处不断扩展。

它是如何工作的呢?

在医疗保健领域，有很多设备用于提供位置详细信息，其中一些前列设备包括无线访问点，智能手机，信标和复杂的标签或徽章。这些设备中的每一个影响患者护理或向临床医生和医院工作人员提供可行通知的能力取决于将正确的技术与正确的用例相结合。

让我们来看看使这些设备能够改进医院操作的两种底层技术：仅基于射频（RF）的技术和基于确定性的定位技术。

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搞定物联网定位：UWB高精度定位技术原理与实现

UWB定位的技术特点

1. 高精度

具有厘米级的高精度定位能力。UWB信号时域宽度极窄，接收端在测量时，能获得极高的时间分辨率，简单讲就是时间测量准，这是实现高精度定位的基础。

同时它还具有很强的抗多径能力，不同方向到达的信号很难出现叠加干扰，这对高精度定位也非常有好处。

2. 低功耗

UWB系统使用周期性的脉冲来发送数据，脉冲持续时间很短，一般在0.20ns～1.5ns之间，占空比非常低，省去了发送连续载波的大量功耗，因此功耗可以做到很低。

3. 高安全

UWB通信系统的物理层技术具有天然的安全性能，其带宽大，发射功率谱密度比噪声还要低，承载的信息淹没在噪声中，被截获和干扰的概率非常低。反之，影响其他无线通信（如WIFI）的概率也非常低。总结起来，就是自己既不干扰别人，别人也很难干扰自己。

4. 低成本

部署UWB定位系统，有一定的硬件采购成本，但UWB基站覆盖范围大，典型半径达50-150米，同样面积下，需部署的设备更少。同时，UWB系统一旦部署调试完毕，几乎不用再改动，一次投入，可用10年，运营成本极低。

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GPS的定位原理说白了就是通过四颗已知位置的卫星来确定GPS的位置。

要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距）。

当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)发射导航电文。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外,还要引进一个变量 t 即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。 湖南物联网室内定位系统服务电话

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