UWB基本定位原理


一、

  UWB定位技術主要以dw1000芯片為基礎實現室內外高精度定位工作,之所以能夠實現定位的關鍵性因素有如下一個方面:

    1.dw1000提供數據幀收發時紀錄時間戳,這是能夠進行兩點間測距的基本條件,簡單來說,

                 通過計算數據在空中飛行時間*光速=數據飛行距離,從而測出兩節點間的距離。

 

    2.有了數據幀收發時間戳,那么就必須提供足夠高的時鍾精度,因為1ns的時間電磁波就傳輸了30cm,

                 dw1000提供了LDE的微代碼,通過PLL使得時鍾達到了64G的頻率,當然,這個時鍾僅提供給LDE使用,

                 使得dw1000具備了超高精度的時間戳,64G的時鍾可以使得dw1000時鍾分辨率為15.65ps。

 

    3.在以上基礎上,可以實現兩點間測距的功能,那么如果需要實現定位呢,則需要一個終端分別和多個基站通信,

                 分別得到終端與各個基站的距離,且,基站之間的位置與距離在部署前期通過測繪手段可以得到這些數據。

                 從而得到了終端在這個定位系統中的位置,一般使用球面相交法,通過輸入終端離基站的距離,計算出精確的位置信息。

 

 

二、TOF測距方式

  TOF即 time of flight飛行時間,直譯為飛行時間測距法。

  這個方法最大的特點就是實現起來簡單,最大的缺點就是精度低,既然是高精度定位,那么使用這種方法就不太合適了。

 

       

 

  以上測距方式理論上是說得過去的,但是其中存在幾個影響測距精度的因素:

    1.當設備B在T2時刻收到POLL后需要等待一個固定的時間Tdelay然后在T3時刻發出RESPONSE數據包,那么,

                 問題出現了,我們在此處講的Tdelay是一個絕對時間單位,比如3000us,但是A,B設備都有自己的時鍾源,

                 並且要命的是時鍾源的存在自我偏差,俗稱PPM,比如:我們想Tdelay=3000us但是由於時鍾源的偏差問題,

       導致真實時間過去了3000.5us,可是在設備A端進行計算的時候還是按照3000us的Tdelay進行計算,那么,

                  因為時鍾源的偏差引入的0.5us的時間就被錯誤的當成是數據飛行的時間了。這樣導致的結果就是,

                  兩設備A,B的真實距離為1m,結果測試得到的距離為2.5m。

 

    2.再一個,Tdelay必須要事先雙方約定好。不能有絲毫的差異,這對於設備B來說有些苛刻,

                  因為有時候設備B可能在Tdelay時間內無法將數據從芯片取出分析然后將要返回的RESPONSE數據包送入芯片內,

                  並讓芯片在T3時刻發送出去。出現這樣的情況將會導致測試失敗。

 

 

  

 三、TW_TOF測距方式

  基於上述TOF的缺陷,引入了TW_TOF這種測距方式,用於消除TOF的不良影響。

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  


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