UWB帶寬在500 MHz以上,根據香農公式C=B*log2(1+SNR),帶寬越寬,信道容量越大;
2傳輸速率高
UWB在十米的傳輸距離范圍內可實現幾百Mbit/s以上的傳輸速度;
3發(fā)射功率低
按照FCC的法規(guī),其輸出功率被限制在-41.3dBm/MHz以下,從而降低了功耗和對其他無線系統(tǒng)的干擾;
4多徑分辨率高
UWB信號因為具有較強的時間和空間分辨率,對信道衰減不敏感,抗衰減能力強;
5系統(tǒng)保密性好:
因為帶寬比較大,則相應的功率譜密度就會低,使得UWB信號難以被檢測和甄別,從而提高了其安全性;
6定位精度高:
UWB的窄脈沖脈寬很窄,為納秒級,所以有非常高的時間和空間分辨率,從而精確測量信號傳輸時間進而實現高精度定位,距離分辨精度可達到厘米級;
7穿透能力強
UWB窄脈沖由于要在較短時間內傳遞大量能量,因而具有很強的穿透能力,能穿透障礙物并識別其背后隱藏的物體。
而其中的測距定位技術是近些年引起人們重新對UWB技術產生持續(xù)關注的一個重要原因。它的定位基本原理是利用TOF(Time of Flight)進行精確測距,基于這一基本算法,還可采用其他的進階算法,如TDOA(到達時間差定位),TOA(到達時間定位),TWR(雙向測距法),AOA(到達角定位來實現終端的定位)等;篇幅所限,我們在本文僅淺談一下TOF的基本概念,如下圖所示:
Initiator向Responder發(fā)送Poll包,Responder在經過Treply的時間之后返回相應數據包,這個相應數據包包含了Treply的時間,Initiator通過它的發(fā)包時間、收包時間和解析到的Responder的響應時間,可以計算得到TOF,TOF再乘以光速就得到了Initiator和Responder之間的距離。
正是鑒于UWB的以上技術特性,UWB的主要應用就在于數據傳輸、雷達成像、測距定位等領域,概括起來主要涉及到軍事和民用兩個方面。
在軍事領域,UWB技術主要應用于低截獲率(LPI/D)的內部無線通信系統(tǒng)、LPI/D地波通信、LPI/D高度計、戰(zhàn)場手持和網絡LPI/D電臺、UWB雷達、防撞雷達、警戒雷達、無線標簽、接近引信、高精度定位系統(tǒng)、無人駕駛飛行器和地面戰(zhàn)車及其通信鏈路、探測地雷、檢測地下目標等。
在民用方面,UWB技術的應用也越來越廣泛:
01智能家居
可實現智能設備之間的高速、低延遲通信,為智能家居提供更高效的控制和更便捷的用戶體驗;
02工業(yè)物聯網
在工業(yè)環(huán)境中,可用于人員、車輛、資產精確的定位、并在定位基礎上實現設備控制、軌跡追蹤、區(qū)域報警、攝像聯動等延伸功能,提高生產效率和安全性;
03汽車領域
UWB 技術在車輛數字鑰匙、生物雷達、車內通信、自動駕駛等方面的應用越來越被關注;
04消費電子
UWB 技術有望在文件傳輸、智能手機/家居、新零售、體育賽事、增強現實(AR)/虛擬現實(VR)等領域發(fā)揮更大作用;
05醫(yī)療保健
UWB 技術可用于醫(yī)療設備的定位和追蹤,提高醫(yī)療服務的質量和效率;
06智慧城市
UWB 技術還可用于智能交通、公共安全等領域,提升城市的智能化水平。