UWB定位系統(tǒng)的定位誤差分析

UWB的理論精度可以做到毫米級(jí)甚至微米，但是在實(shí)際部署中卻千差萬別，而影響UWB定位精度的原因主要有以下幾種：

1 傳感器布設(shè)方式對(duì)定位精度的影響

在實(shí)際的定位精度解算過程中，傳感器個(gè)數(shù)增多意味著冗余信息的增多，豐富的冗余信息可以進(jìn)一步地減小定位誤差。但是定位精度并不會(huì)隨著傳感器最佳不斷增大，當(dāng)傳感器增加到一定數(shù)量后，繼續(xù)增加傳感器對(duì)定位精度的貢獻(xiàn)并不大。并且傳感器個(gè)數(shù)的增加意味著設(shè)備代價(jià)的加大。因此怎樣在傳感器個(gè)數(shù)和定位精度之間找到平衡從而合理布設(shè)UWB傳感器是研究傳感器布設(shè)對(duì)定位精度影響的重點(diǎn)。

2 多路徑效應(yīng)的影響

UWB超寬帶定位信號(hào)在傳播過程中會(huì)受到周圍環(huán)境如墻壁、玻璃和桌面等室內(nèi)物品的反射和折射，產(chǎn)生多路徑效應(yīng)。信號(hào)在延遲、幅值和相位等方面的變化，從而產(chǎn)生能量衰減，信噪比下降，導(dǎo)致首達(dá)信號(hào)并非直達(dá)信號(hào)，引起測(cè)距誤差，定位精度也隨之下降。因此，有效地抑制多路徑效應(yīng)可以提高定位精度，目前抑制多徑的方法主要有MUSIC、ESPRIT和邊緣檢測(cè)等技術(shù)。

3 NLOS影響

視距傳播(LOS)是保證信號(hào)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確的首要和前提條件，當(dāng)移動(dòng)定位目標(biāo)和****之間不能滿足條件時(shí)，信號(hào)的傳播只能在折射和衍射等非視距條件下完成。此時(shí)首達(dá)脈沖的時(shí)間并不代表TOA的真實(shí)值，首達(dá)脈沖的方向也不是AOA的真實(shí)值，這樣就會(huì)造成一定的定位誤差。目前消除非視距誤差的方法主要有Wylie法和相關(guān)消除法。

4 人體對(duì)定位精度的影響

人體的主要成分是水，水對(duì)UWB無線脈沖信號(hào)具有較強(qiáng)的吸收作用，導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度衰減，測(cè)距信息存在偏差，影響最終的定位效果。

5 信號(hào)穿透減弱的影響

任何信號(hào)穿透墻體等實(shí)體時(shí)都會(huì)減弱，UWB也不例外。當(dāng)UWB穿透普通的磚墻時(shí)信號(hào)會(huì)減弱將近一半左右。因穿透墻體引起的信號(hào)傳輸時(shí)間的變化也會(huì)影響定位精度。

各類遮擋物對(duì)UWB的影響：

（1）實(shí)體墻：一睹實(shí)體墻的這種遮擋將使得UWB信號(hào)衰減60-70%定位精度誤差上升30厘米左右，兩睹或者兩睹以上的實(shí)體墻遮擋，將使得UWB無法定位。

（2）鋼板：鋼鐵對(duì)UWB脈沖信號(hào)吸收很嚴(yán)重，將使得UWB無法定位。

（3）玻璃：玻璃遮擋對(duì)UWB定位精度沒太大影響。

（4）木板或紙板：一般厚度10厘米左右的木板或紙板對(duì)UWB定位精度沒太大影響。

（5）電線桿或樹木：電線桿或者書面遮擋時(shí)需要看他們之間距離****或者標(biāo)簽的距離，和****和標(biāo)簽的相對(duì)距離比較是否很小，比如，****和定位標(biāo)簽距離50米，電線桿或者樹木正好在兩者中間，25米處，這種遮擋就無大的影響，如離****或者標(biāo)簽距離很近小于1米，影響就很大。