技术盛宴浅谈UWB室内定位技术样稿.doc

技术盛宴 | 浅谈UWB室内定位技术
技术背景
伴随无线通信技术发展和数据处理能力提升，基于位置服务成为最有前途互联网业务之一。不管移动在室内还是室外环境下，快速正确地取得移动终端位置信息和提供位置服务需求变得日益迫切。通信和定位两大系统正在相互融合、相互促进。利用无线通信和参数测量确定移动终端位置，而定位信息又能够用来支持位置业务和优化网络管理，提升位置服务质量和网络性能。所以，在多种不一样无线网络中快速、正确、稳定地获取移动位置信息定位技术及其定位系统已经成为目前研究热点。
无线定位技术领域可分为广域定位和短距离无线定位，广域定位可分为卫星定位和移动定位；短距离定位关键包含WLAN、RFID、UWB、蓝牙、超声波等。目前应用关键无线定位技术和无线定位测量方法关联情况以下图：
无线定位技术和定位测量方法关联示意图
和室外环境相比，在室内环境中感测位置信息而且需要很可观精度是极具挑战性，部分原因是多种物体反射和信号
分散造成。而UWB（Ultra WideBand）是室内定位领域一项新兴技术，和其它定位技术相比，它含有愈加好性能，更高精度，更适适用于室内定位。
UWB定位技术概述
UWB超宽带技术和传统通信技术有极大差异，它不需要使用传统通信体制中载波，而是经过发送和接收含有纳秒或纳秒级以下极窄脉冲来传输数据，从而含有GHz量级带宽。超宽带室内定位可用于各个领域室内正确定位和导航，包含人和大型物品，比如珍贵物品仓储、矿井人员定位、机器人运动跟踪、汽车地库停车等。
超宽带系统和传统窄带系统相比，含有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供正确定位精度等优点。所以，超宽带技术能够应用于室内静止或移动物体和人定位跟踪和导航，且能提供十分正确定位精度。不过成本比较昂贵，网络布署复杂。
室内环境中常见无线定位测量方法
无线定位测量方法是指分析接收到无线电波信号特征参数，然后依据特定算法计算被测对象位置（二维/三维坐标： 经度，纬度，高度）。
常见室内无线定位测量方法以下：
基于AOA（Angle of Arriva, 抵达角度定位）定位算法
基于TOA（Time of Arriva, 抵达时间定位）定位算法
基于TDOA（Time Difference of Arriva, 抵达时间差定位）定位算法
基于RSS（Received Signal Strength, 接收信号强度定位）定位算法
混合定位
不一样算法，定位精度也不一样。为了提升定位精度，也能够采取多个技术组合。
基于AOA定位算法
AOA定位测量方法
AOA定位是经过基站天线或天线阵列测出终端发射电波入射角（入射角是光源和法线夹角），从而组成一根从接收机到终端径向连线，即方位线。利用两个或两个以上AP接入点提供AOA测量值，按AOA定位算法确定多条方位线交点，即，为待定终端估量位置。
基于TOA定位算法
TOA定位测量方法
TOA技术是指由基站向移动站发出特定测距命令或指令信号，并要求终端对该指令进行响应。基站会纪录下由发出测距指令到收到终端确定信号所花费时间，该时间关键由射频信号在环路上传输时延、终端响应时延和处理时延、基站处理时延组成。假如能够正确地得到终端和基站响应和处理时延，就能够算出射频