1.UWB是什么
UWB（Ultra Wide Band）超宽带技术，它是一种无载波通信技术，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，它所占的频谱范围较宽。传统的定位技术判断物体的位置是依靠信号的强弱来判断的，易受到外界干扰。定位的误差较大，精度不高，而UWB定位技术采用了宽带脉冲通讯技术，有很强的抗干扰能力，使得定位误差太大降低。它填补了高精度定位领域的空白，精度可达厘米级别。
图1-1 UWB数据收集
2.UWB技术与其他定位技术的对比
图2-1 定位技术对比图
UWB技术可以达到厘米级别的精确定位，而且具有穿透性强、抗干扰能力强、功耗低、传输距离长四大优点，但它的成本也相对应较高。因此适合建筑物密集、人流密集、监测范围大的应用场景。例如工业仓库（传统仓库实现数字化管理），养老院（避免老人走失），司法监狱（实时监控犯人位置），隧道施工（保障工人施工安全、施工进度），机场（人员调度，可疑物品），卡塔尔世界杯足球（详见参考资料附录）等。
3.UWB工作流程及TDOA定位原理
因为笔者参与过基于UWB定位的隧道项目，该项目的UWB是采用TDOA定位原理，所以这里就介绍TDOA。
- 每个定位标签卡号以UWB脉冲重复不间断的发送数据帧；
- 发送的UWB脉冲被定位基站接收；
- 每个定位基站利用高敏度的短脉冲侦测器测量每个定位标签的数据帧到达定位基站接收器天线的时间；
- 定位引擎参考标签发送过来的校准数据，确定标签到达不同定位基站之间的时间差在乘上传播速度算出一个标签卡号到达不同基站的距离差；
假设标签卡号T到达基站A与基站B之间的距离差为d1，到达基站B与基站C之间的距离差为d2。根据双曲线定义平面内，到两个定点的距离之差的绝对值为常数2d的点的轨迹称为双曲线。
两个定点是两个基站的位置那么双曲线意味着标签卡号可能的所在位置。也就是说我们可以根据标签卡号到基站A与基站B的距离差来绘制出一条双曲线，再根据标签卡号到基站B与基站C的距离差来绘制出另外一条双曲线，两条双曲线的交点就是标签卡号所在的位置。
图3-1 TDOA定位原理图
4.时钟同步
因为我们需要通过时间差来测算出标签卡号到两个基站之间的距离差，所以我们就需要对UWB进行时间同步。那什么是时间同步，这里打个比方。 小明对外大声的吼了一声“几点啦？”，分布在周围的人会在不同时间收到声音信息。如果A在13:22:20接收到信号，B在13:22:21接收到信息，那么这1秒钟就是到达时间差。那么小明到B的距离就比到A的距离远：声波的传播速度×（13:22:21-13:22:20）=340m/s×1s=340m。
图4-1 时钟同步例子1
但是如果B来自东京，他习惯使用东京时间进行计时，那么在接收到信号时，B看到的时间就是14:22:21（东京时间比北京时间快1个小时）。图4-2 时钟同步例子2
如果不对A和B进行时区换算，那么，信息的到达时间差就为1个小时零1秒，按刚刚计算公式计算，小明到B就比到A远了1200多公里，吓死笔者了，小明练就了一身千里传音的好本领。
很明显，这样计算出来的时间差是没有任何意义的，因为他们使用不同的时间体系进行计时，时间起点不相同，计算出来的到达时间差也是不准确的。
所以为了能精确测量时间，我们需要对计时工具进行时间调整，使它们都处于同一时间体系下，比如说大家都是标准的北京时间，这就是时间同步。
参考资料
1.关于UWB的基础知识 mbd.baidu.com/ma/s/3A0IqF…
2.UWB大话时钟同步：baijiahao.baidu.com/s?id=163486…
3.卡塔尔足球定位采用UWB new.qq.com/rain/a/2022…
