解鎖室內(nèi)停車場新“位”來：UWB解決方案全解析
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UWB是什么贝乎？
?UWB，即超寬帶(UltraWideband)技術，是一種無載波通信技術握童，利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號嘿辟，UWB具有諸多顯著特點舆瘪。
一、UWB技術概述
首先红伦，UWB具有傳輸速率高的特點英古。理論上，一個寬度趨于0的脈沖具有無限的帶寬昙读，即使把發(fā)送信號功率譜密度控制得很低召调，仍可實現(xiàn)高達100Mbit/s-500Mbit/s的傳輸速率，在民用方面蛮浑，UWB脈沖寬度一般為納秒級唠叛，理論上可達1Gbit/s的速率，實際中實現(xiàn)100Mbit/s以上的速率是完全可能的沮稚。
其次艺沼，UWB發(fā)射功率低。UWB系統(tǒng)使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù)蕴掏，脈沖持續(xù)時間很短障般，一般在0.20ns-1.5ns之間调鲸，有很低的占空因數(shù)，系統(tǒng)耗電可以做到很低挽荡。民用的UWB設備功率一般是傳統(tǒng)移動電話所需功率的1/100左右藐石，是藍牙設備所需功率的1/20左右。軍用的UWB電臺耗電也很低定拟，因此在電池壽命和電磁輻射上于微，相對于傳統(tǒng)無線設備有著很大的優(yōu)越性。
再者青自，UWB穿透能力強株依。UWB室內(nèi)定位信號具有非常強的穿透力，它的信號能穿透樹葉性穿、土地勺三、混凝土、水體等介質(zhì)需曾。在軍事上吗坚，UWB雷達可用來探測地雷;在民用上，可以查找地下金屬管道呆万、探測高速公路地基等商源。用在勞教所等場所，更是可以探測躲藏的目標谋减。
此外牡彻，UWB定位精度高。UWB采用TDOA(到達時間)算法出爹，測量電磁波從發(fā)射端到達接收端所用的時間庄吼，分布在房間內(nèi)的幾個接收端同時接收到發(fā)射端發(fā)射的電磁波信號，根據(jù)電磁波的傳播速度即精準計算出發(fā)射端在房間內(nèi)的位置严就，定位精度最高可達10cm总寻，基本上滿足了絕大部分室內(nèi)定位場景對高精度定位的需求。
UWB還具有多徑分辨能力強的特點梢为。由于常規(guī)無線通信的射頻信號大多為連續(xù)信號或其持續(xù)時間遠大于多徑傳播時間渐行，多徑傳播效應限制了通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率。而超寬帶無線電發(fā)射的是持續(xù)時間極短的單周期脈沖且占空比極低铸董，多徑信號在時間上是可分離的祟印，很容易分離出多徑分量以充分利用發(fā)射信號的能量。對常規(guī)無線電信號多徑衰落深達10-30dB的多徑環(huán)境粟害，對超寬帶無線電信號的衰落最多不到5dB蕴忆。
同時，UWB系統(tǒng)結構的實現(xiàn)比較簡單悲幅。當前的無線通信技術所使用的通信載波是連續(xù)的電波套鹅，載波的頻率和功率在一定范圍內(nèi)變化驻襟，從而利用載波的狀態(tài)變化來傳輸信息。而UWB則不使用載波芋哭，它通過發(fā)送納秒級脈沖來傳輸數(shù)據(jù)信號。UWB發(fā)射器直接用脈沖小型激勵天線郁副，不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需要的上變頻减牺，從而不需要功用放大器與混頻器。在接收端存谎，UWB接收機也有別于傳統(tǒng)的接收機拔疚，不需要中頻處理。
UWB具有良好的共存性和保密性既荚。由于UWB系統(tǒng)輻射譜密度極低稚失，對傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)來講，UWB信號譜密度甚至低至背景噪聲電平以下恰聘，UWB信號對窄帶系統(tǒng)的干擾可以視作寬帶白噪聲句各。因此，UWB系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)有著良好的共存性晴叨，這對提高日益緊張的無線頻譜資源的利用率是非常有利的凿宾。同時，極低的輻射譜密度使UWB信號具有很強的隱蔽性兼蕊，很難被截獲初厚，這對提高通信保密性非常有利。
二孙技、UWB在室內(nèi)停車場的應用案例
案例一：基于UWB超帶寬的室內(nèi)停車定位導航
在室內(nèi)停車定位導航中产禾，主要涉及服務器組件、數(shù)通網(wǎng)絡設備牵啦、uwb基站和移動設備等亚情。服務器組件包括定位服務器、數(shù)據(jù)服務器蕾久、呈現(xiàn)服務器和gis势似，其中定位服務器具有對車輛的定位功能，可實時更新車輛的位置信息僧著。數(shù)通網(wǎng)絡設備由路由器和交換機組成履因，用于數(shù)據(jù)信號的基帶傳輸、頻帶傳輸盹愚、數(shù)據(jù)交換栅迄、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)及差錯控制。uwb基站通過數(shù)據(jù)線與數(shù)通網(wǎng)絡設備連接皆怕，移動設備則通過無線電與uwb基站連接毅舆。移動設備可以是手機或其他具有無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)連接功能和搭載a-gps模塊的電子設備西篓，通過向移動設備向服務器發(fā)送定位信息和接受定位信息，方便定位車輛以及接收附近停車場的相關信息憋活。
通過借助大數(shù)據(jù)信息分析和車場數(shù)據(jù)的監(jiān)測岂津，可有針對性地給出實時目標車場停車具體信息以及預測目標車場未來數(shù)個小時之間的車位變化情況，相應給出是否需要預約車位的建議悦即，以此來幫助解決停車過程中常見的在哪停吮成、怎么停以及其他“信息孤島”等眾多情形，方便為用戶快速尋找停點辜梳，提供前往停車點的道路和實施路況粱甫。
案例二：基于UWB的室內(nèi)停車場尋車的系統(tǒng)及方法
該系統(tǒng)主要由車輛控制器、UWB無線通信基站模塊作瞄、車載UWB無線通信標簽模塊茶宵、室內(nèi)停車場監(jiān)控主機、云服務器宗挥、車主用戶手機和尋車APP組成乌庶。車輛控制器連接到車載UWB無線通信標簽模塊上，車載UWB無線通信標簽模塊與UWB無線通信基站模塊進行通信連接契耿。UWB無線通信基站包含WiFi通信模塊安拟，通過WiFi無線連接到室內(nèi)停車場監(jiān)控主機。室內(nèi)停車場監(jiān)控主機通過以太網(wǎng)或4G網(wǎng)絡連接到云服務器上宵喂。車主用戶手機帶有UWB無線通信標簽模塊糠赦，與UWB無線通信基站模塊進行通信連接，車主用戶使用尋車APP锅棕，通過4G網(wǎng)絡連接到云服務器上拙泽，尋車APP用于指示車主行走方向至車輛停放的位置。
具體的尋車方法如下：首先在室內(nèi)停車場布置若干個UWB無線通信基站模塊裸燎，為了保證通信質(zhì)量和定位精度顾瞻，UWB基站需要均勻安裝在室內(nèi)停車場各個分區(qū)。根據(jù)室內(nèi)停車場的尺寸圖德绿，將UWB無線通信基站安裝在已知的坐標點上荷荤。車載UWB無線通信標簽模塊、手機帶有的UWB無線通信標簽模塊與多個UWB無線通信基站之間通過UWB雙向飛行時間法算法移稳，測量出車載UWB標簽和手機UWB標簽與多個UWB基站之間的距離蕴纳，實現(xiàn)室內(nèi)定位汽車的位置和手機的位置。UWB基站定位到汽車和手機的位置后个粱，將定位數(shù)據(jù)通過WiFi無線網(wǎng)絡傳輸給室內(nèi)停車場監(jiān)控主機古毛，主機再將數(shù)據(jù)發(fā)送給云端服務器。云端服務器根據(jù)已知的汽車位置和手機位置，規(guī)劃車主行走路線稻薇。手機尋車APP通過4G網(wǎng)絡訪問云端服務器嫂冻，接收云端服務器的規(guī)劃路徑，再實現(xiàn)實時導航塞椎，引導車主走到汽車的位置桨仿。
三、室內(nèi)停車場UWB解決方案
? UWB定位原理
UWB(UltraWideband)超寬帶技術在室內(nèi)停車場實現(xiàn)定位主要通過UWB雙向飛行時間法算法測量距離案狠。具體來說蹬敲，在室內(nèi)停車場布置若干個UWB無線通信基站模塊，車載UWB無線通信標簽模塊莺戒、手機帶有的UWB無線通信標簽模塊與多個UWB無線通信基站之間通過該算法，測量出車載UWB標簽和手機UWB標簽與多個UWB基站之間的距離急波，從而實現(xiàn)室內(nèi)定位汽車的位置和手機的位置从铲。例如，成都精位科技有限公司推出的自主可控UWB定位芯片及模組澄暮，就利用了這種技術在室內(nèi)停車場等場景實現(xiàn)高精度定位名段。
解決方案的優(yōu)勢
1、精準定位
UWB技術在室內(nèi)停車場能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級的高精度定位泣懊。例如伸辟，小米發(fā)布的“一指連”UWB技術，可實現(xiàn)室內(nèi)厘米級定位馍刮，手機指向智能設備就能對應呼出控制卡片信夫，甚至對準電視還能直接投屏。在室內(nèi)停車場中卡啰，這種高精度定位能幫助車主快速找到車輛和停車位静稻。精位科技的UWB定位芯片身材袖珍，規(guī)格為5mm×5mm匈辱，精度可以達到10厘米以內(nèi)振湾，甚至5厘米，且?guī)缀踹_到無延時定位亡脸，讓消費者在如迷宮的地下停車場精準定位導航押搪。
2、便捷尋車
通過手機尋車APP實現(xiàn)實時導航浅碾，引導車主走到車輛位置大州，解決找車難的問題。車主用戶手機帶有UWB無線通信標簽模塊垂谢，與UWB無線通信基站模塊進行通信連接摧茴，車主用戶使用尋車APP，通過4G網(wǎng)絡連接到云服務器上埂陆，接收云端服務器的規(guī)劃路徑苛白，再實現(xiàn)實時導航娃豹，引導車主走到汽車的位置。就像室外GPS導航一樣正確引導車主到達車輛位置购裙，大型懂版、小型停車場均可以精準定位，無聲尋車躏率，體驗更好躯畴。
3、無需額外硬件投入
與其他尋車系統(tǒng)相比薇芝，UWB解決方案不需要額外的硬件投入或人工維護蓬抄，成本和用戶體驗都較好。目前室內(nèi)定位最強勢的技術是UWB定位技術夯到，該技術具有體積小嚷缭、功耗低、穿透力強耍贾、不易察覺和定位精度高等特點阅爽。采用室內(nèi)定位導航技術可以方便地實現(xiàn)反向?qū)ぼ嚕瑧檬覂?nèi)定位導航技術技術的app如位邇停車等荐开，可自動記錄用戶停車位付翁，無需用戶任何操作，并在用戶需要尋車時晃听，自動在地圖上標記最佳路線百侧，使用直觀、方便能扒。除室內(nèi)定位導航技術方案外移层，不需要額外的硬件投入或人工維護，成本和用戶體驗都較其他方案為好赫粥。
四观话、未來展望
UWB在室內(nèi)停車場的發(fā)展前景
隨著技術的不斷進步，UWB技術在室內(nèi)停車場的未來發(fā)展前景十分廣闊越平。
1频蛔、技術發(fā)展趨勢
高速數(shù)據(jù)傳輸：目前，UWB的傳輸速率已經(jīng)較高秦叛，未來有望進一步提升晦溪，達到千兆比特每秒甚至更高。這將使室內(nèi)停車場的數(shù)據(jù)傳輸更加高效挣跋，為停車場管理系統(tǒng)提供更快速的數(shù)據(jù)支持三圆。
精確定位：隨著算法的優(yōu)化和硬件的改進，UWB模塊的定位精度和速度都將得到進一步提升。在室內(nèi)停車場中舟肉，這意味著更準確的車輛定位和導航修噪，為車主提供更好的停車體驗。
低功耗：未來的UWB模塊將更加注重功耗優(yōu)化路媚，以適應長時間運行的物聯(lián)網(wǎng)設備黄琼。在室內(nèi)停車場中，低功耗的UWB設備可以減少能源消耗整慎，降低運營成本脏款。
2、應用場景擴展
智能家居與停車場的融合：智能家居市場的迅速增長為UWB技術在室內(nèi)停車場的應用提供了新的機遇裤园。UWB模塊可以為智能家居系統(tǒng)和停車場管理系統(tǒng)提供高速撤师、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸和精確的設備定位。例如拧揽，車主可以通過智能家居設備遠程查詢停車場的空位信息剃盾，并提前預約車位。
工業(yè)自動化在停車場的應用：在工業(yè)自動化領域强法，UWB模塊可以用于機器人導航、資產(chǎn)跟蹤和自動化生產(chǎn)線的監(jiān)控湾笛。在室內(nèi)停車場中饮怯，UWB技術可以用于停車場的自動化管理，如自動引導車輛停放嚎研、自動收費等蓖墅。
汽車電子領域的發(fā)展：隨著自動駕駛技術的發(fā)展，UWB模塊在汽車電子領域的應用前景廣闊临扮。UWB可以用于車輛之間的通信论矾、車輛與基礎設施之間的通信，以及車內(nèi)設備的精確定位杆勇。在室內(nèi)停車場中贪壳，UWB技術可以實現(xiàn)車輛的自動泊車、尋車等功能蚜退。
3闰靴、面臨的挑戰(zhàn)與解決方案
標準化和兼容性：UWB技術的發(fā)展需要統(tǒng)一的國際標準來確保不同設備和系統(tǒng)之間的兼容性。目前钻注，UWB技術的標準正在制定中蚂且，但尚未完全統(tǒng)一。為了解決這個問題幅恋，行業(yè)內(nèi)的企業(yè)和機構應加強合作杏死，共同推動UWB技術標準的制定和完善。
成本問題：盡管UWB模塊的成本已經(jīng)有所降低，但與傳統(tǒng)的無線通信模塊相比淑翼，其成本仍然較高腐巢。為了降低成本，可以通過技術創(chuàng)新和規(guī)闹现郏化生產(chǎn)來降低UWB設備的制造成本系忙。同時，政府和企業(yè)可以加大對UWB技術的研發(fā)投入惠豺，推動技術的進步和成本的降低银还。
法規(guī)和頻譜管理：UWB模塊的運行需要合適的頻譜資源。不同國家和地區(qū)對于UWB的頻譜管理有不同的規(guī)定洁墙，這可能會影響UWB模塊的全球部署蛹疯。為了解決這個問題，各國政府應加強溝通和協(xié)調(diào)热监，制定統(tǒng)一的頻譜管理政策捺弦，為UWB技術的發(fā)展提供良好的政策環(huán)境。
4孝扛、對停車場管理和車主體驗的積極影響
提高停車場管理效率：UWB技術可以實現(xiàn)對停車場內(nèi)車輛的實時定位和監(jiān)控列吼，幫助停車場管理人員更好地掌握停車場的使用情況，提高停車場的管理效率苦始。例如寞钥，管理人員可以通過UWB技術實時了解停車場內(nèi)的空位數(shù)量和位置，及時引導車輛停放陌选，減少車輛擁堵理郑。
提升車主停車體驗：對于車主來說，UWB技術可以提供更加便捷的停車和尋車服務咨油。車主可以通過手機APP實時查詢停車場的空位信息您炉，并導航到空位位置。在尋車時役电，車主可以通過手機APP快速找到車輛的位置赚爵，節(jié)省時間和精力。
促進停車場智能化發(fā)展：UWB技術的應用將推動停車場向智能化方向發(fā)展法瑟。未來的室內(nèi)停車場將集成更多的智能設備和系統(tǒng)囱晴，如自動泊車系統(tǒng)、智能收費系統(tǒng)等瓢谢，為車主提供更加便捷畸写、高效的停車服務。
總之氓扛，UWB技術在室內(nèi)停車場的未來發(fā)展前景廣闊枯芬。隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷擴展论笔，UWB技術將為停車場管理
