「阿卡斯物联」UWB得起源于现状 1960年代

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1960年代，人们首次开发出UWB ，将其用于雷达应用。后来，该技术经过调整，用作正交频分复用（OFDM）技术，并在IEEE.15.3中标准化为速度高达480Mbps的超高数据速率传输技术。在这个容量方面，该技术与WiFi直接竞争，但WiFi很快使其数据传输功能相形见绌，使得UWB在数据传输用例中退居二线。
基于脉冲无线电技术， UWB的下一个角色则成功得多。如IEEE802.15.4a中指定的，它使用2ns脉冲来测量飞行时间和到达角的值。不久后，其安全功能通过IEEE802.15.4z中指定的扩展得到增强（在PHY/RF级别），这使其成为独特的安全精密测距和感应技术。
使用智能手机作为智能钥匙来进入和启动汽车的想法极具吸引力，因此，汽车和智能手机行业的领先企业纷纷积极参与，在802.15.4z标准中定义安全机制。 UWB为何能够以如此高的精度处理这么重要的用例？让我们来探索一下该技术的背景和环境。
什么使UWB成为与众不同？
与大多数无线技术不同，超宽带(UWB)通过脉冲无线电工作。它在宽频带上使用一系列脉冲，因此有时也被称为IR-UWB或脉冲无线电UWB 。相比之下：卫星、Wi-Fi和蓝牙在窄频带上使用调制正弦波来传输信息。
UWB脉冲具有多个重要特点。首先，它们陡而窄，看起来像尖峰一样，即使是在嘈杂的通道环境中，也很容易识别。此外，与WiFi或BLE等其他技术相比，对于ToF测距， UWB脉冲更适合密集多径环境。由于主信号路径旁的对象会引起反射或中断，通过多个路径到达接收器的无线电信号在IR-UWB系统里很容易与主信号区分开来。但这件事在窄带系统里却非常耗时和困难。
UWB在无线电频谱的其他部分工作，远离聚集在2.4GHz周围的繁忙ISM频段。用于定位和测距的UWB脉冲在6.5和8GHz之间的频率范围内工作，不会干扰频谱其他频段发生的无线传输。这意味着UWB能够与现在最流行的无线形式共存，包括卫星导航、Wi-Fi和蓝牙。
在典型功率级工作时，距离最长可达10米左右。但如果使用较高功率脉冲， UWB的距离甚至可达200米。 UWB通信还可以传输数据，其中UWB数据包的有效载荷部分以大约7Mbps的速率发送数据，并且可以继续加速，最高可达32Mbps 。
现在， UWB使用调制脉冲序列，持续时间为2ns ，非常短。脉冲间距可以相同，也可以不同。脉冲重复频率(PRF)从每秒数十万脉冲到每秒数十亿脉冲不等。通常支持的PRF是62.4MHz和/或124.8MHz ，分别称为PRF64和PRF128 。 UWB的调制技术包括脉冲位置调制和二进制相移键控。
定义脉冲重复频率
脉冲发射器在开与关之间切换，以特定速率（PRT或PRF）提供峰值功率(Ppeak) 。
最大距离与发射器输出功率直接相关。系统发射的能量越多，目标检测距离将越大。
飞行时间（ToF）的计算
在科学和军事应用中，确定两点（或两个设备）间水平距离的过程被称为测距。飞行时间（ToF）是测距的一种形式，使用信号行程时间来计算距离。图2提供了ToF计算在配备UWB的两台设备中如何工作的基本描述。

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图2：UWB的飞行时间计算，其中设备1是控制器，设备2是受控器（来源：恩智浦）
【「阿卡斯物联」UWB得起源于现状】为了计算飞行时间(ToF) ，我们测量信号从到达点传输到B点所花费的时间。我们选取消息往返时间的往返读数，这包括设备2中的处理时间。然后减去处理时间，再除以2 ，便可得出ToF 。为了确定在传输过程中覆盖了多少地面，将ToF乘以光速即可。
由于UWB的高带宽（500MHz），脉冲宽度为纳秒级，这提高了精度。与使用窄带收发器的WiFi和BLE不同， ToF和测距的精度限于约+/-1m至+/-5m ，而UWB可精确到+/-10cm以内。