UWB定位系統的定位誤差分析

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

1 傳感器布設方式對定位精度的影響

在實(shí)際的定位精度解算過(guò)程中，傳感器個(gè)數增多意味著(zhù)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(zhù)傳感器最佳不斷增大，當傳感器增加到一定數量后，繼續增加傳感器對定位精度的貢獻并不大。并且傳感器個(gè)數的增加意味著(zhù)設備代價(jià)的加大。因此怎樣在傳感器個(gè)數和定位精度之間找到平衡從而合理布設UWB傳感器是研究傳感器布設對定位精度影響的重點(diǎn)。

2 多路徑效應的影響

UWB超寬帶定位信號在傳播過(guò)程中會(huì )受到周?chē)h(huán)境如墻壁、玻璃和桌面等室內物品的反射和折射，產(chǎn)生多路徑效應。信號在延遲、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，導致首達信號并非直達信號，引起測距誤差，定位精度也隨之下降。因此，有效地抑制多路徑效應可以提高定位精度，目前抑制多徑的方法主要有MUSIC、ESPRIT和邊緣檢測等技術(shù)。

3 NLOS影響

視距傳播(LOS)是保證信號測量結果準確的首要和前提條件，當移動(dòng)定位目標和****之間不能滿(mǎn)足條件時(shí)，信號的傳播只能在折射和衍射等非視距條件下完成。此時(shí)首達脈沖的時(shí)間并不代表TOA的真實(shí)值，首達脈沖的方向也不是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 人體對定位精度的影響

人體的主要成分是水，水對UWB無(wú)線(xiàn)脈沖信號具有較強的吸收作用，導致信號強度衰減，測距信息存在偏差，影響最終的定位效果。

5 信號穿透減弱的影響

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

各類(lèi)遮擋物對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(wú)法定位。

（2）鋼板：鋼鐵對UWB脈沖信號吸收很?chē)乐?，將使得UWB無(wú)法定位。

（3）玻璃：玻璃遮擋對UWB定位精度沒(méi)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UWB定位精度沒(méi)太大影響。

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