簡介

超寬帶（Ultra Wide Band，UWB）技術(shù)是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。盡管使用無線通信，但其數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到幾百兆比特每秒以上。使用UWB技術(shù)可在非常寬的帶寬上傳輸信號，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）對UWB技術(shù)的規(guī)定為：在3.1~10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。

UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，截獲能力低，定位精度高等優(yōu)點，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入。

UWB技術(shù)始于20世紀(jì)60年代興起的脈沖通信技術(shù)。UWB技術(shù)利用頻譜極寬的超寬基帶脈沖進行通信，故又稱為基帶通信技術(shù)、無線載波通信技術(shù)，主要用于軍用雷達、定位和低截獲率/低偵測率的通信系統(tǒng)中。2002年2月，美國聯(lián)邦通信委員會發(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，將相對帶寬大于0.2或在傳輸?shù)娜魏螘r刻帶寬大于500MHz的通信系統(tǒng)稱為UWB系統(tǒng)，同時批準(zhǔn)了UWB技術(shù)可用于民用商品。隨后，日本于2006年8月開放了超寬帶頻段。由于UWB技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高（達1Gbit/s）、抗多徑干擾能力強、功耗低、成本低、穿透能力強、截獲率低、與現(xiàn)有其他無線通信系統(tǒng)共享頻譜等特點，UWB技術(shù)成為無線個人局域網(wǎng)通信技術(shù)（WPAN）的首選技術(shù)。

基本原理

UWB實質(zhì)上是以占空比很低的沖擊脈沖作為信息載體的無載波擴譜技術(shù)，它是通過對具有很陡上升和下降時間的沖擊脈沖進行直接調(diào)制。典型的UWB直接發(fā)射沖擊脈沖串，不再具有傳統(tǒng)的中頻和射頻的概念，此時發(fā)射的信號既可看成基帶信號（依常規(guī)無線電而言），也可看成射頻信號（從發(fā)射信號的頻譜分量考慮）。

沖擊脈沖通常采用單周期高斯脈沖，一個信息比特可映射為數(shù)百個這樣的脈沖。單周期脈沖的寬度在納秒級，具有很寬的頻譜。UWB開發(fā)了一個具有吉赫茲容量和最高空間容量的新無線信道?；贑DMA的UWB脈沖無線收發(fā)信機在發(fā)送端時鐘發(fā)生器產(chǎn)生一定重復(fù)周期的脈沖序列，用戶要傳輸?shù)男畔⒑捅硎驹撚脩舻刂返膫坞S機碼分別或合成后對上述周期脈沖序列進行一定方式的調(diào)制，調(diào)制后的脈沖序列驅(qū)動脈沖產(chǎn)生電路，形成一定脈沖形狀和規(guī)律的脈沖序列，然后放大到所需功率，再耦合到UWB天線發(fā)射出去。在接收端，UWB天線接收的信號經(jīng)低噪聲放大器放大后，送到相關(guān)器的一個輸入端，相關(guān)器的另一個輸入端加入一個本地產(chǎn)生的與發(fā)端同步的經(jīng)用戶偽隨機碼調(diào)制的脈沖序列，接收端信號與本地同步的偽隨機碼調(diào)制的脈沖序列一起經(jīng)過相關(guān)器中的相乘、積分和取樣保持運算，產(chǎn)生一個對用戶地址信息經(jīng)過分離的信號，其中僅含用戶傳輸信息以及其他干擾，然后對該信號進行解調(diào)運算。

技術(shù)指標(biāo)

UWB技術(shù)與極短脈沖、無載波、時域、非正弦、正交函數(shù)和大相對帶寬無線/雷達信號是同義的。UWB脈沖通信由于其優(yōu)良、獨特的技術(shù)特性，將會在無線多媒體通信、雷達、精密定位、穿墻透地探測、成像和測量等領(lǐng)域獲得日益廣泛的應(yīng)用。

UWB的主要指標(biāo)如下：

頻率范圍：3.1GHz~10.6GHz；

系統(tǒng)功耗：1mW~4mW；

脈沖寬度：0.2ns~1.5ns；

重復(fù)周期：25ns~1ms；

發(fā)射功率：<-41.3 dBm/MHz；

數(shù)據(jù)速率：幾十到幾百Mb/s；

分解多路徑時延：≤1ns；

多徑衰落：≤5dB；

系統(tǒng)容量：大大高于3G系統(tǒng)；

空間容量：1000kb/m2。

應(yīng)用

UWB技術(shù)應(yīng)用按照通信距離分大體可以分為兩類：

一類是短距離高速應(yīng)用，數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到數(shù)百兆比特每秒，主要是構(gòu)建短距離高速WPAN、家庭無線多媒體網(wǎng)絡(luò)以及替代高速率短程有線連接，如無線USB和DVD，其典型的通信距離是10m；

另一類是中長距離（幾十米以上）低速率應(yīng)用，通常數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbit/s，主要應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和低速率連接。同時，由于UWB技術(shù)可以利用低功耗、低復(fù)雜度的收發(fā)信機實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，所以UWB技術(shù)在近年來得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內(nèi)采用低功率脈沖傳輸數(shù)據(jù)而不會對常規(guī)窄帶無線通信系統(tǒng)造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源。基于UWB技術(shù)而構(gòu)建的高速率數(shù)據(jù)收發(fā)機有更廣泛的用途。

uwb定位系統(tǒng)應(yīng)用場景

?UWB定位系統(tǒng)的應(yīng)用場景非常廣泛，涵蓋了從室內(nèi)定位到特定行業(yè)的實時監(jiān)控與管理，以及安全防護等多個領(lǐng)域。?

一、?室內(nèi)定位與導(dǎo)航?：

UWB技術(shù)因其高精度和實時性的特點，在室內(nèi)靜止或移動物體及人員的定位跟蹤與導(dǎo)航方面具有顯著優(yōu)勢。UWB定位系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于隧道、監(jiān)獄、化工廠、工廠、煤礦、建筑工地、電廠、養(yǎng)老機構(gòu)、展館、車輛維修、機房及機場等室內(nèi)高精度定位需求高的場所?。

二、?特定行業(yè)應(yīng)用?：

1、?制造行業(yè)?：實現(xiàn)人員、車輛物資實時定位、工作考勤、電子圍欄、歷史軌跡回放、巡檢巡查、三維顯示、視頻監(jiān)控聯(lián)動等。

2、?能源電力?：人員、車輛、物資的位置定位，實時軌跡監(jiān)控、歷史軌跡、電子圍欄、到崗到位、三維展示、視頻聯(lián)動等。

3、?物流行業(yè)?：人員、車輛、資產(chǎn)、工具定位，精準(zhǔn)地將人、車、物的位置信息顯示在物流倉儲控制中心。

4、?監(jiān)獄?：人員精準(zhǔn)實時定位，能夠隨時掌握人員在監(jiān)所中的位置、活動軌跡以及監(jiān)所各區(qū)域人員分布情況。

5、?養(yǎng)老院?：可實現(xiàn)看護人的精準(zhǔn)定位，管理人員可設(shè)定電子圍欄，被監(jiān)護人在離開規(guī)定區(qū)域或超出時間，后臺會觸發(fā)告警。

6、?煤礦隧道?：實現(xiàn)人員精準(zhǔn)實時定位，能夠隨時掌握人員在煤礦中的位置、活動軌跡以及煤礦各區(qū)域人員分布情況，并可在特殊情況下及時進行應(yīng)急救援?23。

三、?其他應(yīng)用場景?：

1、?商場與零售領(lǐng)域?：跟蹤顧客行蹤，收集顧客行為數(shù)據(jù)，優(yōu)化商品布局和陳列，提高銷售額。

2、?體育與健身領(lǐng)域?：追蹤運動員或健身者的運動軌跡，分析運動表現(xiàn)，制定訓(xùn)練計劃。

3、?會展與博物館領(lǐng)域?：幫助參觀者快速找到感興趣的展覽品或區(qū)域，提高參觀體驗。

4、?工業(yè)制造領(lǐng)域?：實時監(jiān)控工人的位置和行動軌跡，確保安全區(qū)域，追蹤物料和工具，優(yōu)化生產(chǎn)流程。

5、?倉儲物流領(lǐng)域?：追蹤員工、叉車、貨物等的位置，優(yōu)化揀貨路徑，提高作業(yè)效率。

6、?醫(yī)療護理領(lǐng)域?：實時追蹤醫(yī)護人員和病人的位置，便于快速響應(yīng)緊急情況?。

智慧工廠人員定位成品系統(tǒng)源碼

技術(shù)架構(gòu)：單體服務(wù) + 硬件（UWB定位基站、卡牌）

相關(guān)技術(shù)：Vue + Spring boot+ JAVA +MYSQL+idea 、VS Code （自主版權(quán)+項目落地案例，適合商業(yè)項目）

智慧工廠人員定位系統(tǒng)可實現(xiàn)人員、物資、車輛實時定位，物資、車輛數(shù)量實時查詢，全智能化查找，提高工作效率，實現(xiàn)合理調(diào)度；集人臉識別系統(tǒng)、智能考勤、工時統(tǒng)計、行為檢測、歷史軌跡回放、人員管理、電子圍欄、應(yīng)急救援等功能為一體，實現(xiàn)在崗人員及外來承包商的規(guī)范管理；聯(lián)動監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合人員效率分析、物資分布統(tǒng)計等功能，可幫助工廠實現(xiàn)智能化、可視化的定向管控，實現(xiàn)各車間人員、物資、車輛的合理分配；利用車輛測距防撞報警裝置，可有效預(yù)防、杜絕車輛碰撞碾壓員工等高危事故發(fā)生。

審核編輯 黃宇