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                                  影響UWB定位精度的主要原因

                                  更新時間:2021-03-24   點擊次數:904次
                                     UWB定位技術將把我們的數字生活帶到一個全新的水平。它可以幫助設備預測和自動化生活中許多"按需"的事情。另外,我們不僅可以更方便地使用設備,而且可以信任它們承擔更重要和更具意義的責任。
                                    前段時間北斗衛星導航系統的部署完成,能夠為用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航服務,定位服務又一次成了熱點。在定位服務風口上的除了北斗,還有適用于室內高精度定位的UWB技術,以及由UWB技術為基礎的各種定位服務方案。
                                    室外的GPS、北斗定位與室內的UWB、藍牙等定位有本質的不同,北斗兼具MEO、GEO和IGSO三種軌道讓定位更加準,而UWB的定位是基于TDOA或TOF測距來實現準定位的。
                                    UWB的理論精度可以做到毫米級甚至微米,但是在實際部署中卻千差萬別,而影響UWB定位精度的原因主要有以下幾種:
                                    1、傳感器布設方式對定位精度的影響
                                    在實際的定位精度解算過程中,傳感器個數增多意味著冗余信息的增多,豐富的冗余信息可以進一步地減小定位誤差。但是定位精度并不會隨著傳感器不斷增大,當傳感器增加到一定數量后,繼續增加傳感器對定位精度的貢獻并不大。并且傳感器個數的增加意味著設備代價的加大。因此怎樣在傳感器個數和定位精度之間找到平衡從而合理布設UWB傳感器是研究傳感器布設對定位精度影響的重點。
                                    2、多路徑效應的影響
                                    UWB超寬帶定位信號在傳播過程中會受到周圍環境如墻壁、玻璃和桌面等室內物品的反射和折射,產生多路徑效應。信號在延遲、幅值和相位等方面的變化,從而產生能量衰減,信噪比下降,導致首達信號并非直達信號,引起測距誤差,定位精度也隨之下降。因此,有效地抑制多路徑效應可以提高定位精度,目前抑制多徑的方法主要有MUSIC、ESPRIT和邊緣檢測等技術。
                                    3、NLOS影響
                                    視距傳播(LOS)是保證信號測量結果準確的首要和前提條件,當移動定位目標和基站之間不能滿足條件時,信號的傳播只能在折射和衍射等非視距條件下完成。此時首達脈沖的時間并不代表TOA的真實值,首達脈沖的方向也不是AOA的真實值,這樣就會造成一定的定位誤差。目前消除非視距誤差的方法主要有Wylie法和相關消除法。
                                    4、人體對定位精度的影響
                                    人體的主要成分是水,水對UWB無線脈沖信號具有較強的吸收作用,導致信號強度衰減,測距信息存在偏差,影響定位效果。
                                    5、信號穿透減弱的影響
                                    任何信號穿透墻體等實體時都會減弱,UWB也不例外。當UWB穿透普通的磚墻時信號會減弱將近一半左右。因穿透墻體引起的信號傳輸時間的變化也會影響定位精度。
                                    各類遮擋物對UWB的影響:
                                   ?。?)實體墻:一睹實體墻的這種遮擋將使得UWB信號衰減60-70%定位精度誤差上升30厘米左右,兩睹或者兩睹以上的實體墻遮擋,將使得UWB無法定位。
                                   ?。?)鋼板:鋼鐵對UWB脈沖信號吸收很嚴重,將使得UWB無法定位。
                                   ?。?)玻璃:玻璃遮擋對UWB定位精度沒太大影響。
                                   ?。?)木板或紙板:一般厚度10厘米左右的木板或紙板對UWB定位精度沒太大影響。
                                   ?。?)電線桿或樹木:電線桿或者書面遮擋時需要看他們之間距離基站或者標簽的距離,和基站和標簽的相對距離比較是否很小,比如,基站和定位標簽距離50米,電線桿或者樹木正好在兩者中間,25米處,這種遮擋就無大的影響,如離基站或者標簽距離很近小于1米,影響就很大。
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