同樣的UWB，為什么定位精度差很多？四相科技帶你探索原因。
縱觀以UWB技術(shù)為核心的應(yīng)用與電廠、化工廠等工業(yè)企業(yè)人員定位系統(tǒng)，在定位精度上都聲稱(chēng)能夠達(dá)到厘米級(jí)精準(zhǔn)，然而實(shí)際應(yīng)用上卻總是差了些許意思。任何產(chǎn)品都有理論值與實(shí)際值，例如某些新能源汽車(chē)號(hào)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航300公里，但實(shí)際上可能連200都不到，某些手機(jī)號(hào)稱(chēng)可以待機(jī)7天，也沒(méi)見(jiàn)有多少人能堅(jiān)持1天不充電的。定位系統(tǒng)同樣如此，不管是UWB技術(shù)，還是WIFI、藍(lán)牙技術(shù)等等，拋開(kāi)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景及部署情況談精度都是耍流氓。
在了解定位精度之前，我們先了解下UWB的測(cè)距方法：TDOA與TOF。
TOF
飛行時(shí)間法（Time of flight，TOF）是一種雙向測(cè)距技術(shù)，它通過(guò)測(cè)量UWB信號(hào)在基站與標(biāo)簽之間往返的飛行時(shí)間來(lái)計(jì)算距離。根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系，一點(diǎn)到已知點(diǎn)的距離為常數(shù)，那么這點(diǎn)一定在以已知點(diǎn)為圓心，以該常數(shù)為半徑的圓上。有兩個(gè)已知點(diǎn)，就有兩個(gè)交點(diǎn)。以三個(gè)已知點(diǎn)和距離作三個(gè)圓，他們交于同一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)就是標(biāo)簽的位置。
基于TOF的定位方法測(cè)距不依賴(lài)基站與標(biāo)簽的時(shí)間同步，故沒(méi)有時(shí)鐘同步偏差帶來(lái)的誤差，但TOF測(cè)距方法的時(shí)間取決于時(shí)鐘精度，時(shí)鐘偏移會(huì)帶來(lái)誤差。為了減少時(shí)鐘偏移量造成的測(cè)距誤差，通常采用正反兩個(gè)方向的測(cè)量方法，即遠(yuǎn)端基站發(fā)送測(cè)距信息，標(biāo)簽接收測(cè)距信息并回復(fù)，然后再由標(biāo)簽發(fā)起測(cè)距信息，遠(yuǎn)端基站回復(fù)，通過(guò)求取飛行時(shí)間平均值，減少兩者之間的時(shí)間偏移，從而提高測(cè)距精度。
TDOA
到達(dá)時(shí)間差（Time Differenceof Arrival，TDOA）是一種利用到達(dá)時(shí)間差進(jìn)行定位的方法又稱(chēng)為雙曲線定位。標(biāo)簽卡對(duì)外發(fā)送一次UWB信號(hào)，在標(biāo)簽定位距離內(nèi)的所有基站都會(huì)收到無(wú)線信號(hào)，如果有兩個(gè)已知坐標(biāo)點(diǎn)的基站收到信號(hào)，標(biāo)簽和基站的距離間隔不同，因此這兩個(gè)收到信號(hào)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)是不一樣的，根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系，到已知兩點(diǎn)為常數(shù)的點(diǎn)，一定處于以這兩點(diǎn)為焦點(diǎn)的雙曲線上。那么有四個(gè)已知點(diǎn)（四個(gè)定位基站）就會(huì)有四條雙曲線，四條雙曲線交于一點(diǎn)就是標(biāo)簽的位置。
TDOA算法并不是直接利用信號(hào)到達(dá)時(shí)間，而是利用多個(gè)基站接收到信號(hào)的時(shí)間差來(lái)確定移動(dòng)目標(biāo)的位置。因此與TOA相比并不需要加入專(zhuān)門(mén)的時(shí)間戳來(lái)進(jìn)行時(shí)鐘同步，定位精度相對(duì)有所提高。
使用場(chǎng)景
兩種算法各自適合什么樣的場(chǎng)景呢？TOF適合環(huán)境較為復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，例如制造型工廠、電廠、化工廠、辦公樓等。TDOA適合環(huán)境空曠較為簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)景，例如戶(hù)外運(yùn)動(dòng)、倉(cāng)庫(kù)等。TOF、TDOA選擇的參考依據(jù)可以從標(biāo)簽的續(xù)航能力、定位精度、單區(qū)域支持標(biāo)簽容量、安裝環(huán)境、標(biāo)簽是否支持反向數(shù)據(jù)控制（例如振動(dòng)）等。
在實(shí)際應(yīng)用中，有很多因素會(huì)影響精度，要想提高精度，需要在干擾的源頭上要有所控制。基站安裝的位置不能貼近大面積金屬，遠(yuǎn)離玻璃窗戶(hù)、玻璃墻壁、液體容器、日光燈、大型機(jī)械設(shè)備、高功率無(wú)線電裝置等。天線的安裝要與地面垂直。其次，標(biāo)簽的佩戴方式。由于人體對(duì)UWB的信號(hào)具有很強(qiáng)的吸收力，所以標(biāo)簽貼近胸口會(huì)明顯影響精度。難以排除的多徑效應(yīng)，由于電磁波在空間傳播時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)一些金屬或其他介質(zhì)的反射，導(dǎo)致多徑效應(yīng)的不可避免。因此該部分對(duì)精度的影響只能通過(guò)后期對(duì)采樣的處理以及算法來(lái)彌補(bǔ)。
市面上多數(shù)聲稱(chēng)可以達(dá)到厘米級(jí)的定位，在實(shí)際應(yīng)用中卻天差地別，實(shí)驗(yàn)室的理論值支撐不了應(yīng)用上的不足。要達(dá)到理想狀態(tài)，除了在部署上下功夫外，最重要的是對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的深入了解，以杭州四相科技科技為例，其結(jié)合電廠實(shí)際情況與UWB定位技術(shù)的人員定位系統(tǒng)，能夠在控制成本的情況下達(dá)到優(yōu)秀的定位精度，滿(mǎn)足電廠真實(shí)的需求，這不僅僅是技術(shù)先進(jìn)的原因，更在于多年來(lái)耕耘行業(yè)的結(jié)果。選擇對(duì)的方案，事倍功半，反之勞心勞力，從來(lái)沒(méi)有最好的應(yīng)用方案，最適合實(shí)際情況的，就是最理想的。
當(dāng)室內(nèi)定位還停留在“知道大概在哪”的階段時(shí)，一場(chǎng)由 UWB下行定位引發(fā)的技術(shù)躍遷正在發(fā)生：從米級(jí)模糊感知走向厘米級(jí)精準(zhǔn)導(dǎo)航，從設(shè)備依賴(lài)走向“手機(jī)即終端”的全面重構(gòu)。更關(guān)鍵的是，這一次，蘋(píng)果與安卓的生態(tài)壁壘被真正打通，室內(nèi)空間導(dǎo)航的能力邊界正
你有沒(méi)有遇到過(guò)這些情況？——在商場(chǎng)里——明明就在某個(gè)品牌附近，卻怎么都找不到門(mén)店入口？在地下停車(chē)場(chǎng)——車(chē)停好了，但回來(lái)時(shí)卻“迷路”，反復(fù)繞路？在醫(yī)院里——拿著掛號(hào)單，卻不知道目標(biāo)診室往哪邊？為什么在室外可以“打開(kāi)地圖就能走”，而一進(jìn)入室內(nèi)就“失去方向感”？室內(nèi)空間，真的不能像室外一樣實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航嗎？
在商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、會(huì)展中心、博物館等復(fù)雜室內(nèi)空間中，你是否遇到過(guò)：找不到車(chē)位、找不到商鋪、找不到科室、找不到登機(jī)口？同時(shí)，場(chǎng)地方也面臨：客流難以監(jiān)測(cè)、動(dòng)線優(yōu)化困難、服務(wù)響應(yīng)慢、商業(yè)轉(zhuǎn)化缺少數(shù)據(jù)支撐等問(wèn)題...隨著手機(jī) UWB 能力逐步成熟