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UWB系列
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理解UWB通訊的高安全性和高抗干擾

  • 產(chǎn)品概述
  • 產(chǎn)品特點
  • 技術(shù)參數(shù)
  • 資料下載

UWB技術(shù)始于20世紀60年代興起的脈沖通信技術(shù)

。UWB技術(shù)利用頻譜極寬的超寬基帶脈沖進行通信,故又稱為基帶通信技術(shù)
、無線載波通信技術(shù)
,主要用于軍用雷達、定位和低截獲率/低偵測率的通信系統(tǒng)中

UWB,測距,定位

超寬帶Ultra Wide Band

UWB)技術(shù)是一種無線載波通信技術(shù)
,它不采用正弦載波,而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)
,因此其所占的頻譜范圍很寬

UWB技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高(達1Gbit/s

、抗多徑干擾能力強
、功耗低、成本低
、穿透能力強
、截獲率低。

o    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)比較簡單:UWB系統(tǒng)中的發(fā)射器直接用脈沖小型激勵天線

,不需要傳統(tǒng)收發(fā)器所需要的上變頻
,從而不需要功用放大器與混頻器。UWB系統(tǒng)允許采用非常低廉的寬帶發(fā)射器
。同時在接收端
,UWB系統(tǒng)的接收機也有別于傳統(tǒng)的接收機,它不需要中頻處理
,因此,UWB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)比較簡單

o    高速的數(shù)據(jù)傳輸:民用一般要求UWB信號的傳輸范圍為10m以內(nèi)

,根據(jù)經(jīng)過修改的信道容量公式,數(shù)據(jù)傳輸速率可達500Mbit/s
UWB技術(shù)以非常寬的頻率帶寬來換取高速的數(shù)據(jù)傳輸
。在軍事應用中
,UWB技術(shù)可以利用巨大的擴頻增益來實現(xiàn)遠距離
、低截獲率、低檢測率
、高安全性和高速的數(shù)據(jù)傳輸

o    安全性高:UWB技術(shù)具有天然的安全性能

,由于UWB信號一般把信號能量彌散在極寬的頻帶范圍內(nèi)
,對于一般通信系統(tǒng)來說
,UWB信號相當于白噪聲信號
,從電子噪聲中將脈沖信號檢測出來是一件非常困難的事。采用編碼對脈沖參數(shù)進行偽隨機化后
,脈沖的檢測將更加困難。

o    多徑分辨能力強:由于超寬帶無線電發(fā)射的是持續(xù)時間極短且占空比極小的單周期脈沖,多徑信號在時間上是可分離的

。由于脈沖多徑信號在時間上不重疊,很容易分離出多徑分量以充分利用發(fā)射信號的能量

o    高定位精度:采用UWB技術(shù)

,很容易將定位與通信合一
,而常規(guī)無線電難以做到這一點
。UWB技術(shù)具有極強的穿透能力,可在室內(nèi)和地下進行精 確定位

 UWB,測距,定位

UWB 提供更高的安全性

§  依賴信號強度推算距離具備欺騙性

多數(shù)測距技術(shù)主要依靠信號強度來確定距離和位置

,他們測量設(shè)備的信號強度并假設(shè)信號強意味著設(shè)備就在附近
,但是一些攻擊者已經(jīng)找到了一種方法來欺騙這些系統(tǒng)
,使用所謂的中繼站攻擊。

在這種類型的攻擊中

,用于解鎖門的合法無線信號被攔截和放大
,即使鑰匙不在附近
,也會導致門打開
,這些方法中缺少的是對實際物理距離的精 確計算
,而這正是 UWB 為應用程序帶來的。

§  依賴TOF測距才能保證測距和防止欺騙性

使用 UWB

,在中繼攻擊期間任何攔截和放大信號的嘗試都只會延遲響應設(shè)備的確認信號的到達
,從而使基于 UWB 的鎖定清楚地表明響應設(shè)備實際上更遠,而不是更近

攻擊者成功攔截和增強的任何 UWB 信號都不會誘使配備 UWB 的鎖打開,此外

,IEEE 802.15.4z 的擴展為傳統(tǒng) UWB 無線電的所有已知攻擊增加了 PHY 級保護。

UWB 最重要的新增功能之一被定義為新的 802.15.4z 規(guī)范的一部分,是用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的物理層 (PHY) 的額外部分

,新功能增加了密碼學、隨機數(shù)生成和其他技術(shù)
,使外部攻擊者更難訪問或操縱 UWB 通信。

UWB 獨特的信號特性組合——易于識別

、抗噪聲和反射、與其他信號分離——使其成為測量距離和解決各種用例的絕佳選擇

UWB,測距,定位

UWB增強互聯(lián)車輛定位
、安全性

UWB 技術(shù)是一個比雷達或攝像頭簡單得多的系統(tǒng)

,所需的代碼行數(shù)和處理資源要少得多
。憑借低成本的實施、厘米精度和低延遲
UWB 提供了高性價比
,使制造商能夠?qū)嵤└鼜姶蟮?/span> CAV 傳感器套件。

標準 V2連接(包括車對車 (V2V)、車對基礎(chǔ)設(shè)施 (V2I) 和車對行人 (V2P) 協(xié)議)為聯(lián)網(wǎng)車輛提供基礎(chǔ)

UWB可以增強高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和聯(lián)網(wǎng)自動駕駛汽車 (CAV) 傳感器套件

,可以避免致命的碰撞并確保車聯(lián)網(wǎng) (V2X) 連接的可信部署

UWB 是一種低成本的射頻技術(shù),可用于精 確測量兩點之間的距離

。這導致了完美的結(jié)合:UWB + V2X

實現(xiàn) UWB 安全測距所需的處理能力相對較小:要在不使用 UWB 的情況下提供有關(guān)兩輛車的相對距離和方向的相同信息,需要雷達和攝像頭

。相機需要查看場景
、分析圖像、提取關(guān)鍵特征并確定方向
。雷達將測量車輛之間的距離,其精度取決于雷達的分辨率和短距離性能
。然后將使用傳感器融合來合并相機和雷達數(shù)據(jù)
,這可能需要原始源數(shù)據(jù)和廣泛的 3D 圖像處理算法庫來組合然后提取信息
。這種系統(tǒng)的最 大幀速率可能比
 UWB 幀速率慢 3 倍以上?div id="jfovm50" class="index-wrap">;?/span> UWB 的系統(tǒng)的簡單性還降低了代碼問題導致事故的可能性

 

UWB,測距,定位

802.15.4z 規(guī)范提供了多對多 UWB 架構(gòu)

,為安全的多點測距區(qū)域網(wǎng)絡 (RAN) 提供了基礎(chǔ)
V2V定義了車輛組團的能力,是選擇車輛參與UWB多對多RAN的基礎(chǔ)
。一旦形成一個組
,就需要規(guī)范說明使用 V2V 鏈路的系統(tǒng)如何識別、選擇
、初始化和操作安全的 UWB RAN。

UWB,測距,定位

基于UWB技術(shù)的鮮明特點的場景應用

,而非簡單的三角坐標定位,才是UWB真正的市場出路


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