·1、室内定位——UWB测距及定位原理
我们都知道卫星信号在室内会被严重的影响，从而导致GPS或是北斗无法发定位。所以在室内定位主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。除通讯网络的蜂窝定位技术外，常见的室内无线定位技术还有：Wi-Fi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID、ZigBee和超声波，今天我们来谈谈UWB-Ultra Wideband(超宽带)室内测距及定位原理。
UWB是什么？
超宽带技术是一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。
UWB与传统的窄带系统相比有什么区别？
超宽带系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。
UWB的测距原理
双向飞行时间法（TW-TOF,two way-time of flight）每个模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳 。模块A的发射机在其时间戳上的Ta1发射请求性质的脉冲信号，模块B在Tb2时刻发射一个响应性质的信号，被模块A在自己的时间戳Ta2时刻接收。有次可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间，从而确定飞行距离S。S=Cx(Ta2-Ta1)-(Tb2-Tb1)
TOF测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机（Transceiver）之间飞行时间来测量节点间的距离。因为在视距视线环境下，基于TOF测距方法是随距离呈线性关系，所以结果会更加精准。我们将发送端发出的数据包和接收回应的时间间记为TTOT,接收端收到数据包和发出回应的时间间隔记为TTAT,那么数据包在空中单向飞行的时间TTOF可以计算为：TTOF=(TTOT-TTAT)/2
然后根据TTOF与电磁波传播速度的成绩便可计算出两点间的距离D=CxTTOF
TOF测距方法和两个关键侧约束：
1、发送设备和接收设备必须始终同步
2、接收设备提供信号的传输时间的长短
为了实现始终同步，TOF测距方法采用了始终偏移量啦解决始终同步问题，单由于TOF测距方法的时间以来与本地的远程几点，侧距精度容易受两端节点中的始终偏移量的影响。为了减少此类错误的影响，这里采用反向测量方法，即远程节点发送数据包，本地节点接收数据包，并自动响应。通过平均正向和反向多次测量的平均值，减少对任何始终偏移量的影响，从而减少测距误差。
UWB的定位原理
知道了UWB的测距原理，再来了解UWB的室内定位原理就很容易了。UWB的室内定位功能和卫星原理很相似，就是通过室内布置4个已知坐标的定位基站，需要定位的人员胡总恶化时设备携带定位标签，标签按照一定的频率发射脉冲，不断和4个已知位置的基站进行测距，通过一定的精确算法定出标签的位置！
Abstract: A new ultra-wideband (UWB) multiple-input/multiple-output (MIMO) antenna system is
proposed for future smartphones. The structure of the design comprises four identical pairs of compact
microstrip-fed slot antennas with polarization diversity function that are placed symmetrically at
different edge corners of the smartphone mainboard. Each antenna pair consists of an open-ended
circular-ring slot radiator fed by two independently semi-arc-shaped microstrip-feeding lines exhibiting
the polarization diversity characteristic. Therefore, in total, the proposed smartphone antenna design
contains four horizontally-polarized and four vertically-polarized elements. The characteristics of the
single-element dual-polarized UWB antenna and the proposed UWB-MIMO smartphone antenna are
examined while using both experimental and simulated results. An impedance bandwidth of
2.5–10.2 GHz with 121% fractional bandwidth (FBW) is achieved for each element. However,
for S11 ≤ −6 dB, this value is more than 130% (2.2–11 GHz). The proposed UWB-MIMO smartphone
antenna system offers good isolation, dual-polarized function, full radiation coverage, and sufficient
efficiency. Besides, the calculated diversity performances of the design in terms of the envelope
correlation coefficient (ECC) and total active reflection coefficient (TARC) are very low over the entire
operating band.
摘要：一种超宽带的多输入多输出天线系统被提出用于未来的手机上，这种结构包括四队相同的紧凑的极化馈插槽天线，对称地放置于智能手机的主板不同边缘角。每对天线都由一个开放式的环形插槽散热器组成，由两个独立的半弧形微带馈电线供电，显示出偏振多样性的特性。因此，总之，提出的这种用于智能手机的天线设计包含四个水平和垂直的偏振元件。通过实验和（simulated results）仿真结果，研究了单原件和双原件UWB天线和提出的用于智能手机的UWB-MIMO天线。
horizontally-polarized and four vertically-polarized水平极化和四个垂直极化
元件阻抗的带宽2.5-10.2DHZ和121%的分数带宽，然而对于s11<=-6分贝,则该值超过130%（2.2-11GHZ）所提出的 UWB-MIMO智能手机天线系统提供了良好的隔离。双极化功能，全辐射覆盖和足够的效率，除此之外，
envelope correlation coefficient (ECC) 包络线相关系数
分数带宽(FBW)
此外，在整个工作带内，根据包络相关系数和总主动反射系数TARC计算计算的设计多样性性能非常低。
