超寬帶技術是近年來新興一項全新的、與傳統(tǒng)通信技術有極大差異的通信無線新技術。UWB技術是一種傳輸速率高，發(fā)射功率較低，穿透能力較強并且是基于極窄脈沖的無線技術，無載波。

UWB定位技術在不同的應用環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)不同的定位業(yè)務需求（3D/2D/1D/區(qū)域定位），精確定位人員、車輛、資產(chǎn)，并在定位基礎上實現(xiàn)軌跡追蹤、區(qū)域報警、攝像聯(lián)動等延伸功能。

1.TDoA定位

0維室內(nèi)定位常用于存在性檢測，常見的應用場景是長時間監(jiān)測人員是否在一個房間內(nèi)，0維室內(nèi)定位系統(tǒng)硬件方面通常只需要一個UWB基站和UWB標簽即可實現(xiàn)，UWB標簽和基站之間相互通信，再通過和后臺的交互實現(xiàn)人員的存在性監(jiān)測、報警等功能；

一維定位應用的原理就是測距應用，能夠知道定位目標標簽的相對位置，適合隧道、管道、管井、礦井等多種定位精度要求不高的場景，精度在0.3米左右；詳見后文TWR定位介紹；

二維定位需要確定空間的X/Y坐標，分為兩種情況；一種是通過標簽離基站的距離，計算標簽的位置；還有一種是通過三個以上的基站，確定區(qū)域內(nèi)標簽的位置，能夠準確得知定位目標標簽的位置及行為軌跡；

三維定位需要知道定位設備的XYZ三維坐標，在基站架構的時候，需要特別拉開Z軸的高度差，以確保在Z軸上的精確度。若用測距的方式，三個基站就可以完成三維定位，用TDOA的方式，則必須要四個以上基站才能完成。能夠精確判斷標簽位置，以及滯留時間。

1. 系統(tǒng)構成：

UWB定位系統(tǒng)大致分為位置感知層、網(wǎng)絡傳輸層和定位應用層，主要包括：定位引擎服務器、智能終端、POE交換機、UWB基站、UWB標簽、UWB模塊、軟件接口等。

2. 工作原理：

1）每個定位標簽以UWB脈沖重復不間斷發(fā)送數(shù)據(jù)幀；

2）定位標簽發(fā)送的UWB脈沖串被定位基站接收；

3）每個定位基站利用高敏度的短脈沖偵測器測量每個定位標簽的數(shù)據(jù)幀到達接收器天線的時間；

4）定位引擎參考標簽發(fā)送過來的校準數(shù)據(jù)，確定標簽達到不同定位基站之間的時間差，并利用三點定位技術及優(yōu)化算法來計算標簽位置。

5）采用多基站定位多采用TDOA（Time difference of Arrival）算法。

3. 安裝方式：

1）UWB基站分為墻體安裝和柱體安裝兩個方式，工程師更推薦墻體安裝，準備的安裝套件也是以螺絲套料包為主；

2）鑒于UWB技術的特性參數(shù)，有效傳輸距離≤50米，因此，在選擇測試環(huán)境的時候，推薦選擇小于50*50（m）的室內(nèi)環(huán)境。如果室內(nèi)環(huán)境遮擋，建議縮小間距，因為在有遮擋的情況下，會影響到信號的接收，傳輸距離可能會不如理想值。

3）建議UWB基站的安裝高度是2米，高于需定位的人員或資產(chǎn)的高度即可；

4）UWB基站配置天線的安裝：默認配置的UWB天線是全向天線，天線距離墻面至少大于15厘米，周圍不要有遮擋。

4. 應用場景：

工業(yè)/汽車：實時追蹤資產(chǎn)和庫存，改進流程，提高搜索效率，減少資源浪費；

物流倉儲：跟蹤條碼閱讀器和叉車，減少保險檢查的環(huán)節(jié)，使倉儲管理變得靈活；

軍事：人員定位和設備追蹤，例如城市作戰(zhàn)訓練、彈藥倉庫管理、高級研發(fā)；

醫(yī)療保健：實時跟蹤病人，進行照顧和管理，利于病情分析和治療改進，方便于人力資源管理；

危險環(huán)境：定位個人和資源，安全位置緊急搜索，人員監(jiān)控，優(yōu)化管理過程，做到安全有效；

重點安保區(qū)域：人員的進出管理、實時位置查詢、禁區(qū)監(jiān)管、隔離距離控制、人員調(diào)度，能對人員的位、行進路線、距離、速度進行監(jiān)控和統(tǒng)計；

體育：實時跟蹤與計算運動員的方向和速度等，詳細的性能分析，記錄隊伍的比賽實況，視頻集成。

資料參考：

http://www.skylab.com.cn/cms/view/2533.html

2.TWR定位

TWR被動定位系統(tǒng)與TDoA類似，UWB標簽與UWB基站的實時測距，通過UWB基站上傳距離信息給到后臺復位器，再由服務器來解析UWB標簽所在位置信息。

1. 系統(tǒng)構成：

UWB TWR主動定位系統(tǒng)包含UWB定位基站、UWB定位標簽和POE交換機、服務器和終端顯示設備?？稍诳蛻魣龅卮罱ǜ呔日故经h(huán)境，進行快速實地高精度UWB定位演示；也可以將此定位系統(tǒng)套件使用到未來實際項目中。

2. 工作原理：

在隧道定位系統(tǒng)中，人員或物品上所佩戴的定位標簽利用UWB脈沖信號發(fā)射出位置數(shù)據(jù)，定位基站接收，通過信號飛行時間測算標簽和基站的距離，然后定位引擎采集不同基站與標簽的距離而計算出標簽當前位置并實時展示出來。

3. 安裝方式：

1）準確校準需要至少安裝4個UWB基站，基站圍成的區(qū)域校準效果最佳。

　　2）全部基站距離天花板和墻面至少大于15厘米，基站的天線周圍不要有遮擋，有墻體包圍盡量外移，盡量遠離鋼鐵制品。

　　3）基站安裝高度需要離地面2.5m以上?；镜拈g距取決于標簽和基站的發(fā)射功率，單級PA最大增益時可以到200米，兩級PA最大增益可以到500米。

　　PS：基站安裝位置應遠離天花板和墻壁 15cm 以上

01、覆蓋距離400米 的一維定位

1、一維定位適用于寬帶方向比較窄的空間如走廊，隧道，管廊定位；

2、每隔400米內(nèi)安裝一個基站（空曠環(huán)境），定位精度小于30厘米；

3、當遇到隧道或管廊有彎道或拐彎的地方，需要適當增加基站補償；

4、可選擇PCBA出貨。

02、覆蓋范圍800米 的一維定位

1、一維定位適用于寬帶方向比較窄的空間如走廊，隧道，管廊定位；

2、每隔800米內(nèi)安裝一個基站（空曠環(huán)境），定位精度小于30厘米；

3、當遇到隧道或管廊有彎道或拐彎的地方，需要適當增加基站補償；

4、單個基站可以實現(xiàn)一維定位（方向判斷）；

5、雙基站版默認PCBA出貨（內(nèi)嵌數(shù)據(jù)采集防爆終端）可選配外殼。

UWB TWR一維定位方案優(yōu)勢

1、精準定位：定位精度10-30厘米；

2、遠距離覆蓋：UWB基站有效覆蓋距離400-800米；

3、人員管理：實時精準統(tǒng)計人員，智能識別在線人員和離線人員；

4、危險一鍵求救：工作人員遇到險情，可按下標簽的報警按鈕，通知管理平臺避免惡性事件；

5、運動軌跡回放：工作人員的運動位置可以以軌跡形式顯示；

6、電子圍欄：UW管理平臺可根據(jù)隧道/管廊工作實況劃定安全區(qū)電子圍欄，門禁電子圍欄，進入觸發(fā)相應級別的告警。

3.室內(nèi)外高精度定位-RTK UWB室內(nèi)外一體定位

室內(nèi)外一體化精準定位方案，室內(nèi)采用UWB定位TDoA定位算法技術，室外采用RTK高精度差分定位技術，室內(nèi)室外定位精度均可達到厘米級別。

UWB TDoA技術可以保證在室內(nèi)復雜環(huán)境下，CEP90 達到30厘米定位精度；

RTK（載波相位差分）在室內(nèi)環(huán)境下定位精度比普通GPS北斗定位要高很多，可以保證CEP90 達到30厘米定位精度。

系統(tǒng)構成：室內(nèi)外一體定位設備集成高精度GPS 北斗定位模塊、GPRS或者4G模塊、UWB模塊SKU609和電源管理模塊四部分。

工作原理：

1）室內(nèi)外定位設備接收GPS、BDS信號和RTK差分數(shù)據(jù)并進行位置解算；

2）通過GPRS/4G將位置信息發(fā)送到云端；

3）服務器從云端接收定位設備位置信息；

4）UWB基站接收定位設備發(fā)送的UWB信號，并通過交換機將信號發(fā)送到CLE（中央定位引擎）服務器，服務器進行位置解算。

安裝方式：在終端設備中內(nèi)嵌高精度GPS 北斗定位模塊和UWB模塊，室內(nèi)環(huán)境間隔50-200米的距離部署UWB基站，為需要定位的人或者重要資產(chǎn)配置內(nèi)置高精度模塊的定位標簽。

應用場景：室內(nèi)外一體高精度定位的主要應用場景，如大型機場，化工廠，鋼鐵廠等廠區(qū)復雜工作環(huán)境的室內(nèi)外導航、室內(nèi)外定位服務、室內(nèi)外位置監(jiān)測等，還可以用于智能安防、智能醫(yī)療、智能零售等領域。

目前基于SKYLAB UWB定位標簽，UWB定位基站的TDoA定位和TWR定位已經(jīng)運用于醫(yī)院、工業(yè)/汽車；物流倉儲；軍事；醫(yī)療保??；危險環(huán)境；重點安保區(qū)域；體育及管廊/隧道/礦井以及石油化工等領域，可提供一整套的室內(nèi)定位解決方案，完善其人員管理機制。更多有關UWB室內(nèi)定位方案應用可直接訪問SKYLAB官網(wǎng)及阿里店鋪。