UWB室内定位技术与其他定位技术比较

UWB室内定位技术与其他定位技术的比较
--无锡艾森汇智科技有限公司
当前市场对定位的需求越来越多,所以衍生出各种各样的定位技术,并根据不同定位信号不同用途分成不同的定位系统。如利用卫星无线RF信号的GPS、利用红外和激光的光学定位、利用超声和声纳的声音定位、利用图像处理和计算机视觉的视觉定位、利用陀螺原理的相对定位等等。
其中,GPS是目前应用最成功的定位技术,不过它也有一个很明显的缺陷,就是在室内不能定位,而且一般民用的精度也不够高(10m左右),相对于室内定位的要求(1m 左右或更低)还有一段距离。目前室内无线定位技术的研究相对集中在基于RF信号,并结合各种无线网络技术如ZigBee,超宽带(Ultra-Wide Band,UWB),Wi-Fi,蓝牙,射频识别(Radio-frequency Identification,RFID)等定位技术的研究。详细入下:一、超宽带技术(UWB)
超宽带技术是近年来新兴一项全新的、与传统通信技术有极大差异的通信无线新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波,而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据,从而具有3.1~10.6GHz量级的带宽。目前,包括美国,日本,加拿大等在内的国家都在研究这项技术,在无线室内定位领域具有良好的前景。
UWB技术是一种传输速率高(最高可达1000Mbps以上),发射功率较低,穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线技术,无载波。正是这些优点,使它在室内定位领域得到了较为精确的结果。超宽带室内定位技术常采用TDOA演示测距定位算法,就是通过信号到达的时间差,通过双曲线交叉来定位的超宽带系统包括产生、发射、接收、处理极窄脉冲信号的无线电系统。而超宽带室内定位系统则包括UWB接收器、UWB参考
转底炉
标签和主动UWB标签。定位过程中由UWB接收器接收标签发射的UWB信号,通过过滤电磁波传输过程中夹杂的各种噪声干扰,得到含有效信息的信号,再通过中央处理单元进行测距定位计算分析。
UWB室内定位结构图
超宽带可用于室内精确定位,例如战场士兵的位置发现、机器人运动跟踪等。超宽带系统与传统的窄带系统相比,具有穿透力强、功耗低、抗干扰效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此,超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航,且能提供十分精确的定位精度。
定位精度:根据不同公司使用的技术手段或算法不同,精度可保持在0.1m~0.5m。
二、蓝牙技术
蓝牙技术通过测量信号强度进行定位。这是一种短距离低功耗的无线传输技术,在室内安装适当的蓝牙局域网接入点,把网络配置成基于多用户的基础网络连接模式,并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网(piconet)的主设备,就可以获得用户的位置信息。蓝牙技术主要应用于小范围定位,例如单层大厅或仓库。
蓝牙室内定位技术最大的优点是设备体积小、易于集成在PDA、PC 以及手机中,因此很容易推广普及。理论上,对于持有集成了蓝牙功能移动终端设备的用户,只要设备
的蓝牙功能开启,蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。采用该技术作室内短距离定位时容易发现设备且信号传输不受视距的影响。其不足在于蓝牙器件和设备的价格比较昂贵,而且对于复杂的空间环境,蓝牙系统的稳定性稍差,受噪声信号干扰大。三、超声波定位技术
超声波定位目前大多数采用反射式测距法。系统由一个主测距器和若干个电子标签组成,主测距器可放置于移动机器人本体上,各个电子标签放置于室内空间的固定位置。定位过程如下:先由上位机发送同频率的信号给各个电子标签,电子标签接收到后又反射传输给主测距器,从而可以确定各个电子标签到主测距器之间的距离,并得到定位坐标。分装机>电脑针织机
目前,比较流行的基于超声波室内定位的技术还有下面两种:一种为将超声波与射频技术结合进行定位。由于射频信号传输速率接近光速,远高于射频速率,那么可以利用射频信号先激活电子标签而后使其接收超声波信号,利用时间差的方法测距。这种技术成本低,功耗小,精度高。另一种为多超声波定位技术。该技术采用全局定位可在移动机器人身上4个朝向安装4个超声波传感器,将待定位空间区,由超声波传感器测距形成坐标,总体把握数据,抗干扰性强,精度高,而且可以解决机器人迷路问题。
定位精度:超声波定位精度可达厘米级,精度比较高。缺陷:超声波在传输过程中衰减明显从而影响其定位有效范围。
四、红外线定位技术展示架制作
asmk
红外线是一种波长间于无线电波和可见光波之间的电磁波。红外线室内定位技术定位的原理是,红外线标识发射调制的红外射线,通过安装在室内的光学传感器接收进行定位。虽然红外线具有相对较高
的室内定位精度,但是由于光线不能穿过障碍物,使得
红外射线仅能视距传播。直线视距和传输距离较短这两大主要缺点使其室内定位的效果很差。当标识放在口袋里或者有墙壁及其他遮挡时就不能正常工作,需要在每个房间、走廊安装接收天线,造价较高。因此,红外线只适合短距离传播,而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰,在精确定位上有局限性。
典型的红外线室内定位系统Activebadges使待测物体附上一个电子标,该标识通过红外发射机向室内固定放置的红外接收机周期发送该待测物唯一ID,接收机再通过有线网络将数据传输给数据库。这个定位技术功耗较大且常常会受到室内墙体或物体的阻隔,实用性较低。如果将红外线与超声波技术相结合也可方便地实现定位功能。用红外线触发定位信号使参考点的超声波发射器向待测点发射超声波,应用TOA基本算法,通过计时器测距定位。一方面降低了功耗,另一方面避免了超声波反射式定位技术传输距离短的缺陷。使得红外技术与超声波技术优势互补。
定位精度:5~10m。缺陷:红外线在传输过程中易于受物体或墙体阻隔且传输距离较短,定位系统复杂度较高,有效性和实用性较其它技术仍有差距。
五、射频识别技术(RFID)
射频定位技术实现起来非常方便,而且系统受环境的干扰较小,电子标签信息可以编辑改写比较灵活。射频识别技术利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别和定位的目的。这种技术作用距离短,一般最长为几十米。但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息,且传输范围很大,成本较低。
RFID技术原理:射频识别(RFID)技术是一种操控简易,适用于自动控制领域的技术,它利用了电感和电磁耦合或雷达反射的传输特性,实现对被识别物体的自动识别。射频(RF)是具有一定波长的电磁波,它的频率描述为:kHz、MHz、GHz,范围从低频到微波不一。
RFID室内定位系统的基本结构:该系统通常由电子标签、射频读写器、中间件以及计算机数据库组成,结构如图3-2所示。射频标签和读写器是通过由天线架起的空间电磁波的传输通道进行数据交换的。在定位系统应用中,将射频读写器放置在待测移动物体上,射频电子标签嵌入到操作环境中。电子标签上存储有位置识别的信息,读写器则通过有线或无线形式连接到信息数据库。
六、RFID室内定位结构图
RFID室内定位技术典型系统LANDMARK:LANDMARK系统是应用RFID的典型的室内定位系统。该系统通过参考标签和待定标签的信号强度RSSI的分析计算,利用“最近邻居”算法和经验公式计算出带定位标签的坐标。LANDMARK系统定位精度:平均1m。缺陷:LANDMARK系统有几方面缺陷,首先,系统定位精度由参考标签的位置决定,参考标签的位置会影响定位;第二,系统为了提高定位精度需要增加参考标签的密度,然而密度较高会产生较大的干扰,影响信号强度;第三,因为要通过公式计算欧几里德公式得到参考标签和待定标签的距离,所以计算量较大。
目前,射频识别研究的热点和难点在于理论传播模型的建立、用户的安全隐私和国际标准化等问题。优点是标识的体积比较小,造价比较低,但是作用距离近,不具有通
定位板

本文发布于:2024-09-22 21:27:39,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/3/302003.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:定位   技术   射频   系统   超声波   信号
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议