揭秘：超宽带室内定位威廉希尔官方网站 如何实现精确定位？

随着科学的发展与进步，GPS已经可以在室外提供稳定、精准的定位导航服务，但在室内或者有障碍物遮挡情况下，GPS因其信号穿透能力较差而无法实现精确的室内定位，因此室内定位成为定位导航领域里的“最后一公里”问题。

为解决室内定位这一难题，国内外研究人员尝试了WLAN威廉希尔官方网站 、射频识别威廉希尔官方网站 （RFID）、蓝牙威廉希尔官方网站 、ZigBee威廉希尔官方网站 等。但受限于作用距离、交互性能、定位精度、抗干扰能力、功耗以及成本等条件，这些室内定位威廉希尔官方网站 都没能广泛推广应用开来。而超宽带室内定位威廉希尔官方网站 的出现正好填补了高精度室内定位领域的空白。

何为超宽带威廉希尔官方网站 ？

超宽带威廉希尔官方网站 利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽，并且时间分辨率较高。传统的定位威廉希尔官方网站 是根据无线正弦信号的飞行时间或者信号强弱来判别物体位置，但是易受多径或外界环境的影响，定位出的位置与实际位置存在误差，波动较大，定位精度不高。

而恒高科技（EHIGH）的超宽带室内定位系统采用了宽带窄脉冲通讯威廉希尔官方网站 （时间分辨率极高，使定位误差减小）、多源数据融合（有效提升定位系统的抗干扰能力）以及时间序列信号处理威廉希尔官方网站 （在强多径复杂环境中，提取出首达路径信号），因此可以实现对定位目标的精准定位。

为何要提取出首达路径信号？

精确定位的关键在于，接收节点能正确接收到发射节点所发送信号的直射路径。而在实际的无线传输环境中，电磁波会受到墙面，金属等物体的反射，产生多径信号。

因此接收节点往往不仅能接收到直射路径，还能接收到反射路径传播的信号，并且直射路径信号和反射路径信号是相加的关系。

如果接收节点不能分离出接收信号中的直射路径，则接收节点定位的依据是直射路径信号和反射信号路径相加的结果，从而影响时间信息的获取，对定位精度造成影响。因此为了提高定位的精准度，定位系统需要提取出首达路径信号。

超宽带定位系统是目前业界精度最高的商用无线定位系统，可实现较高的实时定位精度与定位容量，通常能够在现实环境中获取高达10cm~20cm的二维定位精度。近年来，美国、加拿大、英国、中国等国家都投入了大量的人力和物力来对相关威廉希尔官方网站 和产品进行研究和开发。

超宽带室内定位常用的定位方法

无线定位测量方法是指分析接收到的无线电波信号的特征参数，然后根据特定算法计算被测对象的位置（二维/三维坐标： 经度、纬度、高度）。常用的无线定位方式有如下几种：信号强度分析法（RSS）、到达角度定位法（AOA）、到达时间定位法（TOA）、到达时间差定位法（TDOA）。

到达角度定位（AOA）和信号强度分析法（RSS）

AOA通过获取被测点到两个接收机的信号到达角度进行定位，需要配置复杂的天线系统，且角度误差对定位精度的影响远比测距误差大。RSS则根据信号的传播模型，利用接收信号的强度与信号传播距离的关系，对目标进行定位。这种方法的定位覆盖距离较近，且对信道传输模型的依赖性非常大，多径以及环境条件的变化都会使其精度严重恶化，特别是距离估计的精度与信号的带宽无关，不能发挥UWB带宽大的优势。

所以，RSS和AOA方法一般不单独用于UWB定位，只能作为辅助手段进行初级粗定位，UWB实现精确定位主要依靠精密测距完成。

到达时间定位（TOA）

被测点（标签）发射信号到达 3 个以上的参考节点接收机（基站） ，通过测量到达不同接收机所用的时间，得到发射点与接收点之间的距离，然后以接收机为圆心，所测得的距离为半径做圆，3 个圆的交点即为被测点所在的位置。但是 TOA 要求参考节点与被测点保持严格的时间同步，多数应用场合无法满足这一要求。

该方法实现过程中，需要测得定位标签与每个基站的距离信息，从而定位标签需要与每个基站进行来回通信，因此定位标签功耗较高。该定位方法的优势在于在定位区域内外（基站围成区域的内外），都能保持很高的定位精度。

到达时间差定位（TDOA）

与 TOA 类似 ，只是测量得到的是时间差而非绝对时间。这种方法只需参考节点之间保持同步，不要求参考节点与被测点之间的严格的时间同步，使系统相对简化，所以在定位系统中应用最广。

TDOA定位即双曲线定位，二维定位中需要使用4个定位基站。通过测量标签到每两个基站之间的距离差，距离差等于常量即可绘制出双曲线，而曲线交点即可确定标签坐标。该方法实现过程中，标签只需要广播一次UWB信号即可，因此有利于标签的功耗及标签并发数量。

恒高科技超宽带室内定位系统采用了TOA和TDOA两种定位方法，保证高精度定位效果的同时，大大降低了定位标签的功耗。

超宽带室内定位系统构成

为了对定位原理深入了解，我们可对定位系统结构进行分析。恒高科技定位系统由应用层、服务层、传输层和感知层（定位基站和定位标签）构成，传输层主干网通信方式采用有线或无线的通信方式。系统架构如下图所示：

感知层

感知层主要包括定位基站和定位标签。基站和标签是定位系统的核心设备，标签会按时隙广播携带有自身ID号的无线电信号，定位基站接收到标签发送的信号后，将接收到信号的时间戳和标签ID卡号通过主干网传输给服务层，完成对标签卡的定位，基站也可以接收到应用层下发的指令，完成相关的设置。

传输层

传输层也称主干通信网（简称“主干网”），是基站与服务层、应用层之间的数据传输通道，向下将应用层相关指令传输给基站，向上将定位原始数据（标签与基站之间距离）传输给服务层，采用有线光纤方式进行数据传输。

服务层

通过标签与覆盖该区域定位基站进行测距，顶层通过各基站的位置和标签距离，通过TDOA算法或者TOA算法解算出标签坐标。除此之外，服务层还提供了灵活的设备管理和网络管理功能，以及各项前端功能和应用接口。

应用层

通过服务层获取定位标签的具体位置，以一维、二维或三维地图的形式实时显示标签的位置，并提供轨迹回放，人员信息管理和呼叫求救等功能。此外，应用层还提供websocket接口和http接口，通过websocket接口可获取标签卡的实时位置数据，通过http接口可获取系统相关的数据，因此，该定位系统易于二次开发和集成。

超宽带室内定位的发展趋势

基于超宽带威廉希尔官方网站 的研究，最初出现于二十世纪五六十年代，在七十年代开始兴起，在当时主要是美国将这种威廉希尔官方网站 应用于军事领域的雷达系统中，2002年之后，超宽带开始被允许商业化应用。

而国内对超宽带威廉希尔官方网站 的关注始于2003年之后，最初主要是成都电子科技大学、哈工大等高校在做一些理论研究。而到了2012年之后，超宽带威廉希尔官方网站 开始进入民用领域，国内做超宽带产品和威廉希尔官方网站 方案的企业才开始涌现。

超宽带定位在众多无线定位威廉希尔官方网站 中有相当大的优势，可以满足未来无线定位的需求。此外，与常规无线电威廉希尔官方网站 相比，超宽带很容易将定位与通信结合，相对成熟的短距离超宽带通信必将带动超宽带在定位方面的发展。

虽然无线精确定位已有多年发展，但超宽带室内定位威廉希尔官方网站 尚处于发展初级阶段。随着超宽带威廉希尔官方网站 的不断成熟和发展，市场需求的不断增加，相信不久后超宽带室内定位威廉希尔官方网站 可以完全实现商业化，精确定位系统也将会得到广泛应用。