深度解析UWB定位技术——隧道人员定位系统

随着我国公路、铁路的不断扩建发展，隧道施工项目逐年增加，然而，由于一直存在的施工环境危险、隧道长、作业人数多等原因，隧道施工仍然面临着很高的危险系数。UWB无线定位技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低，尤其是能提供非常精确的定位精度等优点，成为人员定位系统的技术热点和首选。

UWB定位隧道人员定位

基于UWB技术的隧道人员定位系统，具有以下几个特点：

1.系统简单、成本低

UWB不使用载波，它通过发送纳秒级脉冲来传输数据信号。UWB发射器直接用脉冲小型激励天线，不需要传统收发器所需要的上变频，从而不需要功用放大器与混频器，因此，UWB允许采用非常低廉的宽带发射器。此外，在接收端，UWB接收机不需要中频处理。

2.数据传输快

民用商品中，一般要求UWB信号的传输范围为10m以内，再根据经过修改的信道容量公式，其传输速率可达500Mbit/ s，是实现个人通信和无线局域网的一种理想调制技术。UWB 以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输，并且不单独占用已经拥挤不堪的频率资源，而是共享其他无线技术使用的频带。

3.定位精确

冲激脉冲具有很高的定位精度，采用超宽带无线电通信，很容易将定位与通信合一，而常规无线电难以做到这一点。超宽带无线电具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确定位，而GPS定位系统只能工作在GPS 定位卫星的可视范围之内；与GPS 提供绝对地理位置不同，超短脉冲定位器可以给出相对位置，其定位精度可达厘米级。此外，超宽带无线电定位器更为便宜。

4.功耗低、耐用

UWB 系统使用间歇的脉冲来发送数据，脉冲持续时间很短，一般在0. 20ns～1. 5ns 之间，有很低的占空因数，系统耗电可以做到很低，在高速通信时系统的耗电量仅为几百μW～几十mW。民用的UWB 设备功率一般是传统移动电话所需功率的1/ 100 左右，是蓝牙设备所需功率的1/ 20 左右。军用的UWB 电台耗电也很低。因此，UWB 设备在电池寿命和电磁辐射上，相对于传统无线设备有着很大的优越性。

5.可用性可靠性高

该系统在国际和国内市场已有大量的实际工程应用，稳定可靠、适用于室内、室外等各种工业环境。

6.安装调试简单

该系统的安装调试工作，普通工程人员在接受培训后，即可快速掌握，无需太多的专业知识。

7.通信协议简洁

该系统与上层应用系统的数据通信协议简单，测距数据信息读取方便。UWB定位精度可以达到厘米级。

随着通信技术的进步和定位技术的发展，UWB的应用还远不止于此。新的应用领域将不断涌现，高精度定位技术的应用在智慧隧道项目方面会越来越多。