由于UWB信号明显不同且易于读取 ， 即便在多通道环境中也是如此 ， 因此当脉冲离开和到达时 ， 信号更容易识别 ， 且高度确定 。 UWB能够以超高的传输速率准确跟踪脉冲——在短突发时间内发送大量脉冲——因此即使距离非常短 ， 也可以进行细粒度ToF计算 。
调制正弦波在使用Wi-Fi或蓝牙确定位置时会出现 ， 其多通道分量只能以复杂的方式分离 。 这也就是Wi-Fi和蓝牙为何努力提供精度低于1米的准确测量值的部分原因 。
图3对UWBToF计算与Wi-Fi和蓝牙的ToF计算进行了比较 。

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图3：通过Wi-Fi和BLE与通过UWB进行的ToF测距（来源：恩智浦）
可选的到达角（AoA）计算
请务必注意 ， ToF计算确定的是径向距离 ， 而不是方向 。 也就是说 ， ToF计算告诉设备1其与设备2之间的距离 ， 但不告诉设备2的方向——前、后、左、右、东、南、西还是北 。 所以ToF图是一个圆圈：如果ToF计算表明设备2与设备1之间的距离为15cm ， 则以设备1为圆心 ， 用卷尺在每个方向测量15cm ， 以此方式形成一个圆圈 ， 设备2可以在该圆圈中的任意位置 。 若要通过第二次测量的方式 ， 使用两个距离圆圈的交集来确定位置 ， 则需要额外的设备 。
因此 ， 要完善UWB技术的讨论 ， 我们应该考虑另一个方面 ， 也就是当前非汽车应用的一个重要因素：到达角(AoA) 。 到达角可帮助确定设备2在该圆圈中的哪个位置 。 为了计算AoA ， 设备1需要配备一组小心放置的专用天线 ， 这组天线仅用于AoA测量 。 并非所有UWB解决方案都包含额外天线 ， 但包含额外天线的UWB能够精确到几厘米以内（图4） 。

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图4：ToF测距与AoA生成高准确度（来源：恩智浦）
AoA计算是单独进行的 ， 与ToF计算不同 ， 但二者具有相似性：它们都以脉冲定时开始 。 在AoA阵列中的每个天线 ， 接收到的每个信号的到达时间与相位存在微小但可辨别的差异 。 记录每个信号的到达时间与相位 ， 然后用于类似三角测量的几何计算中 ， 从而确定信号来自哪里 。
图5中左图以设备1上的两个AoA天线Rx1和Rx2为例 。 与Rx2相比 ， 从设备2发出的信号需要更长时间才能到达Rx1 ， 这表示Rx1、Rx2和信号原点组成的三角形向右倾斜 ， 指示信号来自设备1的东北方向 。
与Rx2相比 ， 从设备2传输到设备1的信号需要更长时间才能到达Rx1 。 图5中右图显示的AoA计算使用到达时间和天线间距来确定每个传入信号的角度 ， 并绘制由Rx1、Rx2和设备2组成的三角形 。 在本例中 ， 该三角形中Rx1的边较长 ， 并指向右边 ， 这表示设备2在设备1的右边 。

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图5
图5（左）：设备1上两个AoA天线Rx1和Rx2的示例；
图5（右）：AoA计算使用到达时间和天线间距来确定每个传入信号的角度（来源：恩智浦）
UWB如何管理安全性？
UWB中增添的其中一个重要特性是物理层（PHY）中用于收发数据包的额外部分 ， 这作为即将推出的802.15.4z规范的一部分进行定义 。 该新特性以恩智浦开发和推荐的一项技术为基础 ， 称为扰频时间戳序列（STS） 。 新特性增添了加密、随机数生成和其他技术 ， 使得外部攻击者更难访问或操控UWB通信 。
保护ToF计算
飞行时间计算很容易受到距离操控的影响 。 如果您可以干扰时间戳或计算的其他方面 ， 就可以使您看起来比实际更近 。 在特定应用中 ， 如安全访问 ， 这会欺骗系统认为授权用户在旁边（但实际上并没有）并触发开锁（其实不应开锁） ， 这是个严重的问题 。
针对测距的原始UWB标准802.15.4a已发布十多年 ， 对安全性的重视已经跟不上现在的发展 。 在测试4a标准时 ， 研究人员发现 ， 外部攻击者能够以超过99%的概率将测量的距离减少多达140米 。 对这一特定漏洞的担忧促使人们开始修订4z标准 。

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