Decawave UWB定位原理

先来看看UWB 在百科中的定义：

UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展，认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。 总的来说，UWB在早期被用来应用在近距离高速数据传输，近年来国外开始利用其亚纳秒级超窄脉冲来做近距离精确室内定位， UWB又名超宽带。

UWB(Ultra Wideband)无线通信是一种不用载波，而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的方式。

UWB（UltraWideband）是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。

抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小。UWB系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。而且，发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也会很小，应用面就广。

在这种优秀条件的背景下，UWB就被应用在了室内的或者室外的小范围的定位技术上面了，那么UWB如何进行定位呢。这就需要用到一个东西叫做TOF（Time Of Flight）翻译过来也就是光飞行的时间。

首先定义一下再定位中需要哪些东西，大家都知道GPS需要三个卫星才能对移动设备完成定位，UWB定位中也是一样，我们需要固定三个UWB板卡，我们称这三个 固定的UWB板卡为 Anchor,然后称需要被定位的 处于 移动状态的UWB板卡为 Tag。

好了这样，Anchor 到 Tag 之间的就可以通过光的飞行时间来进行测量了，举个最简单的例子， 一个Anchor 到一个Tag 的距离，可以直接使用Tag发送一个带有时间戳的数据包，Anchor接收到数据包之后，如果Anchor和Tag已经经过时间同步的话，Anchor根据本地时间和Tag发送时间包的时间戳的时间做差值，就能知道光飞行了多长时间，这样就能计算距离了，当然，这样会有很大的干扰，导致测不准，所以Decawave的工程师使用了另外一种方法：

Decawave测量TOF通过二次握手进行TOF时间的测量，测量原理如下图：

定位原理：

将三个Anchor设置在同一高度，在确认UWB模块可以比较准确的测量相对距离后，可以设置Anchor A作为定位坐标原点，将Anchor A与Anchor B连线作为定位坐标系的x轴，垂直底面为z轴，根据右手系可以确定y轴，在建立起定位坐标系后，以Anchor A为圆心，Anchor C到Anchor A相对距离为半径，画圆。再以Anchor B为圆心, Anchor C到Anchor B为半径，画圆。两圆会交于两点，然后设置Anchor C再交点中y轴坐标为正的点，即可以得到Anchor A,B,C在定位坐标系中的位置。

在确定定位坐标系后，可以通过三个Anchor的位置对Tag位置进行定位。Anchor A 为原点和 Anchor A到Tag距离为半径可确定一球，Anchor B、C同理，两球相交可得到一圆，该圆与第三个球相交可得到两点，默认Tag位置为低于Anchor平面。

如果想要不辞啊用先验知识进行Z轴的定位的话，就需要另外一个Anchor处于不出于之前三个Anchor所在Z轴平面的就可以啦。

另外，不要人为UWB的原理这么简单就觉得Decawave 不过尔尔哦， 因为UWB定位本身就不是个学术问题而是一个工程问题，比如时间戳怎么打，多机怎么同步，超视距问题等等，Decawave还是很厉害的！