UWB定位技术详解！UWB智慧工厂人员定位成品系统源码

简介

超宽带（Ultra Wide Band，UWB）技术是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。尽管使用无线通信，但其数据传输速率可以达到几百兆比特每秒以上。使用UWB技术可在非常宽的带宽上传输信号，美国联邦通信委员会（FCC）对UWB技术的规定为：在3.1~10.6GHz频段中占用500MHz以上的带宽。

UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。

UWB技术始于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术。UWB技术利用频谱极宽的超宽基带脉冲进行通信，故又称为基带通信技术、无线载波通信技术，主要用于军用雷达、定位和低截获率/低侦测率的通信系统中。2002年2月，美国联邦通信委员会发布了民用UWB设备使用频谱和功率的初步规定。该规定中，将相对带宽大于0.2或在传输的任何时刻带宽大于500MHz的通信系统称为UWB系统，同时批准了UWB技术可用于民用商品。随后，日本于2006年8月开放了超宽带频段。由于UWB技术具有数据传输速率高（达1Gbit/s）、抗多径干扰能力强、功耗低、成本低、穿透能力强、截获率低、与现有其他无线通信系统共享频谱等特点，UWB技术成为无线个人局域网通信技术（WPAN）的首选技术。

基本原理

UWB实质上是以占空比很低的冲击脉冲作为信息载体的无载波扩谱技术，它是通过对具有很陡上升和下降时间的冲击脉冲进行直接调制。典型的UWB直接发射冲击脉冲串，不再具有传统的中频和射频的概念，此时发射的信号既可看成基带信号（依常规无线电而言），也可看成射频信号（从发射信号的频谱分量考虑）。

冲击脉冲通常采用单周期高斯脉冲，一个信息比特可映射为数百个这样的脉冲。单周期脉冲的宽度在纳秒级，具有很宽的频谱。UWB开发了一个具有吉赫兹容量和最高空间容量的新无线信道。基于CDMA的UWB脉冲无线收发信机在发送端时钟发生器产生一定重复周期的脉冲序列，用户要传输的信息和表示该用户地址的伪随机码分别或合成后对上述周期脉冲序列进行一定方式的调制，调制后的脉冲序列驱动脉冲产生电路，形成一定脉冲形状和规律的脉冲序列，然后放大到所需功率，再耦合到UWB天线发射出去。在接收端，UWB天线接收的信号经低噪声放大器放大后，送到相关器的一个输入端，相关器的另一个输入端加入一个本地产生的与发端同步的经用户伪随机码调制的脉冲序列，接收端信号与本地同步的伪随机码调制的脉冲序列一起经过相关器中的相乘、积分和取样保持运算，产生一个对用户地址信息经过分离的信号，其中仅含用户传输信息以及其他干扰，然后对该信号进行解调运算。

技术指标

UWB技术与极短脉冲、无载波、时域、非正弦、正交函数和大相对带宽无线/雷达信号是同义的。UWB脉冲通信由于其优良、独特的技术特性，将会在无线多媒体通信、雷达、精密定位、穿墙透地探测、成像和测量等领域获得日益广泛的应用。

UWB的主要指标如下：

频率范围：3.1GHz~10.6GHz；

系统功耗：1mW~4mW；

脉冲宽度：0.2ns~1.5ns；

重复周期：25ns~1ms；

发射功率：<-41.3 dBm/MHz；

数据速率：几十到几百Mb/s；

分解多路径时延：≤1ns；

多径衰落：≤5dB；

系统容量：大大高于3G系统；

空间容量：1000kb/m2。

应用

UWB技术应用按照通信距离分大体可以分为两类：

一类是短距离高速应用，数据传输速率可以达到数百兆比特每秒，主要是构建短距离高速WPAN、家庭无线多媒体网络以及替代高速率短程有线连接，如无线USB和DVD，其典型的通信距离是10m；

另一类是中长距离（几十米以上）低速率应用，通常数据传输速率为1Mbit/s，主要应用于无线传感器网络和低速率连接。同时，由于UWB技术可以利用低功耗、低复杂度的收发信机实现高速数据传输，所以UWB技术在近年来得到了迅速发展。它在非常宽的频谱范围内采用低功率脉冲传输数据而不会对常规窄带无线通信系统造成大的干扰，并可充分利用频谱资源。基于UWB技术而构建的高速率数据收发机有更广泛的用途。

uwb定位系统应用场景

‌UWB定位系统的应用场景非常广泛，涵盖了从室内定位到特定行业的实时监控与管理，以及安全防护等多个领域。‌

一、‌室内定位与导航‌：

UWB技术因其高精度和实时性的特点，在室内静止或移动物体及人员的定位跟踪与导航方面具有显著优势。UWB定位系统广泛应用于隧道、监狱、化工厂、工厂、煤矿、建筑工地、电厂、养老机构、展馆、车辆维修、机房及机场等室内高精度定位需求高的场所‌。

二、‌特定行业应用‌：

1、‌制造行业‌：实现人员、车辆物资实时定位、工作考勤、电子围栏、历史轨迹回放、巡检巡查、三维显示、视频监控联动等。

2、‌能源电力‌：人员、车辆、物资的位置定位，实时轨迹监控、历史轨迹、电子围栏、到岗到位、三维展示、视频联动等。

3、‌物流行业‌：人员、车辆、资产、工具定位，精准地将人、车、物的位置信息显示在物流仓储控制中心。

4、‌监狱‌：人员精准实时定位，能够随时掌握人员在监所中的位置、活动轨迹以及监所各区域人员分布情况。

5、‌养老院‌：可实现看护人的精准定位，管理人员可设定电子围栏，被监护人在离开规定区域或超出时间，后台会触发告警。

6、‌煤矿隧道‌：实现人员精准实时定位，能够随时掌握人员在煤矿中的位置、活动轨迹以及煤矿各区域人员分布情况，并可在特殊情况下及时进行应急救援‌23。

三、‌其他应用场景‌：

1、‌商场与零售领域‌：跟踪顾客行踪，收集顾客行为数据，优化商品布局和陈列，提高销售额。

2、‌体育与健身领域‌：追踪运动员或健身者的运动轨迹，分析运动表现，制定训练计划。

3、‌会展与博物馆领域‌：帮助参观者快速找到感兴趣的展览品或区域，提高参观体验。

4、‌工业制造领域‌：实时监控工人的位置和行动轨迹，确保安全区域，追踪物料和工具，优化生产流程。

5、‌仓储物流领域‌：追踪员工、叉车、货物等的位置，优化拣货路径，提高作业效率。

6、‌医疗护理领域‌：实时追踪医护人员和病人的位置，便于快速响应紧急情况‌。

智慧工厂人员定位成品系统源码

技术架构：单体服务 + 硬件（UWB定位基站、卡牌）

相关技术：Vue + Spring boot+ JAVA +MYSQL+idea 、VS Code （自主版权+项目落地案例，适合商业项目）

智慧工厂人员定位系统可实现人员、物资、车辆实时定位，物资、车辆数量实时查询，全智能化查找，提高工作效率，实现合理调度；集人脸识别系统、智能考勤、工时统计、行为检测、历史轨迹回放、人员管理、电子围栏、应急救援等功能为一体，实现在岗人员及外来承包商的规范管理；联动监控系统，结合人员效率分析、物资分布统计等功能，可帮助工厂实现智能化、可视化的定向管控，实现各车间人员、物资、车辆的合理分配；利用车辆测距防撞报警装置，可有效预防、杜绝车辆碰撞碾压员工等高危事故发生。

审核编辑 黄宇