UWB技術(shù)概況
UWB(Ultra Wideband)是一種無(wú)載波通信技術(shù)，利用納秒至微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。通過(guò)在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào)。 UWB技術(shù)始于20世紀(jì)60年代興起的脈沖通信技術(shù)，主要用于軍用雷達(dá)、定位和低截獲率/低偵測(cè)率的通信系統(tǒng)中。2002年2月，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)發(fā)布了民用UWB設(shè)備使用頻譜和功率的初步規(guī)定。
該規(guī)定中，將相對(duì)帶寬大于0.2或在傳輸?shù)娜魏螘r(shí)刻帶寬大于500MHz的通信系統(tǒng)稱(chēng)為UWB系統(tǒng)，同時(shí)批準(zhǔn)了UWB技術(shù)可用于民用商品。中國(guó)從2006 年開(kāi)始進(jìn)行 UWB 頻譜規(guī)劃的準(zhǔn)備工作。經(jīng)過(guò) 2 年多的調(diào)研，2008 年 12 月 12 日，中國(guó)自己的 UWB 頻譜規(guī)劃正式發(fā)布，包括 UWB 信號(hào)的射頻指標(biāo)、應(yīng)用場(chǎng)所限制、設(shè)備核準(zhǔn)等方面的內(nèi)容。 相比較其他定位技術(shù)，UWB具備定位精度高、安全性好、傳輸速率高、系統(tǒng)容量大、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)。
uwb定位技術(shù)特點(diǎn)：
由于UWB與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，工作原理迥異，因此UWB具有如下傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無(wú)法比擬的技術(shù)特點(diǎn)：
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單：
當(dāng)前的無(wú)線通信技術(shù)所使用的通信載波是連續(xù)的電波，載波的頻率和功率在一定范圍內(nèi)變化，從而利用載波的狀態(tài)變化來(lái)傳輸信息。而UWB則不使用載波，它通過(guò)發(fā)送納秒級(jí)脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。UWB發(fā)射器直接用脈沖小型激勵(lì)天線，不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需要的上變頻，從而不需要功用放大器與混頻器。
因此，UWB允許采用非常低廉的寬帶發(fā)射器。同時(shí)在接收端，UWB接收機(jī)也有別于傳統(tǒng)的接收機(jī)，不需要中頻處理，因此，UWB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。
高速的數(shù)據(jù)傳輸：
民用商品中，一般要求UWB信號(hào)的傳輸范圍為10m以?xún)?nèi)，再根據(jù)經(jīng)過(guò)修改的信道容量公式，其傳輸速率可達(dá)500Mbit/ s,是實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信和無(wú)線局域網(wǎng)的一種理想調(diào)制技術(shù)。UWB 以非常寬的頻率帶寬來(lái)?yè)Q取高速的數(shù)據(jù)傳輸，并且不單獨(dú)占用已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源，而是共享其他無(wú)線技術(shù)使用的頻帶。
在軍事應(yīng)用中，可以利用巨大的擴(kuò)頻增益來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低截獲率、低檢測(cè)率、高安全性和高速的數(shù)據(jù)傳輸。
功耗低：
UWB系統(tǒng)使用間歇的脈沖來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時(shí)間很短，一般在0.20ns~1.5ns之間，有很低的占空因數(shù)，系統(tǒng)耗電可以做到很低，在高速通信時(shí)系統(tǒng)的耗電量?jī)H為幾百μW~幾十mW。
民用的UWB設(shè)備功率一般是傳統(tǒng)移動(dòng)電話(huà)所需功率的1/100左右，是藍(lán)牙設(shè)備所需功率的1/20左右。軍用的UWB電臺(tái)耗電也很低。因此，UWB設(shè)備在電池壽命和電磁輻射上，相對(duì)于傳統(tǒng)無(wú)線設(shè)備有著很大的優(yōu)越性。
安全性高：
作為通信系統(tǒng)的物理層技術(shù)具有天然的安全性能。由于UWB信號(hào)一般把信號(hào)能量彌散在極寬的頻帶范圍內(nèi)，對(duì)一般通信系統(tǒng)，UWB 信號(hào)相當(dāng)于白噪聲信號(hào)，并且大多數(shù)情況下，UWB 信號(hào)的功率譜密度低于自然的電子噪聲，從電子噪聲中將脈沖信號(hào)檢測(cè)出來(lái)是一件非常困難的事。采用編碼對(duì)脈沖參數(shù)進(jìn)行偽隨機(jī)化后，脈沖的檢測(cè)將更加困難。
多徑分辨能力強(qiáng)：
由于常規(guī)無(wú)線通信的射頻信號(hào)大多為連續(xù)信號(hào)或其持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)大于多徑傳播時(shí)間，多徑傳播效應(yīng)限制了通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率。由于超寬帶無(wú)線電發(fā)射的是持續(xù)時(shí)間極短的單周期脈沖且占空比極低，多徑信號(hào)在時(shí)間上是可分離的。
假如多徑脈沖要在時(shí)間上發(fā)生交疊，其多徑傳輸路徑長(zhǎng)度應(yīng)小于脈沖寬度與傳播速度的乘積。由于脈沖多徑信號(hào)在時(shí)間上不重疊，很容易分離出多徑分量以充分利用發(fā)射信號(hào)的能量。大量的實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)常規(guī)無(wú)線電信號(hào)多徑衰落深達(dá)10~30dB的多徑環(huán)境，對(duì)超寬帶無(wú)線電信號(hào)的衰落最多不到5dB。
定位精確
沖激脈沖具有很高的定位精度，采用超寬帶無(wú)線電通信，很容易將定位與通信合一，而常規(guī)無(wú)線電難以做到這一點(diǎn)。超寬帶無(wú)線電具有極強(qiáng)的穿透能力，可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位，而GPS定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)； 與GPS 提供絕對(duì)地理位置不同，超短脈沖定位器可以給出相對(duì)位置， 其定位精度可達(dá)厘米級(jí)， 此外，超寬帶無(wú)線電定位器更為便宜。
uwb定位應(yīng)用場(chǎng)景：
根據(jù)權(quán)威調(diào)研報(bào)告顯示，UWB定位技術(shù)應(yīng)用每年都保持較高的年復(fù)合增長(zhǎng)率。其中，在工業(yè)制造、化工、電廠、地下建設(shè)、倉(cāng)儲(chǔ)物流、公檢司法、醫(yī)院等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。