UWB无线测距模块的主要作用是充当连接团队成员的动态、高精度尺子。在没有GPS或固定基础设施的情况下，这些模块允许团队通过实时测量每个个体之间的确切距离来进行导航。这形成了一个自给自足的网络，其中团队的几何形状有助于校正每个单独成员的位置。
在去中心化协同定位中，UWB模块将一群独立的导航员转变为一个单一的、凝聚的阵列。通过不断测量相互距离，系统“锁定”相对位置，以防止在复杂环境中通常困扰单个单元的导航漂移。
UWB如何实现无需基础设施的导航
通过短脉冲实现精度
UWB模块通过在硬件节点之间传输极短的脉冲信号来工作。
这种特定的物理特性使系统能够实现高精度测距。它提供了计算移动物体之间精确空间关系所需的精细距离数据。
将人员转变为基站
去中心化系统消除了对预装基站或外部锚点的需求。
相反，每个人佩戴的UWB设备都充当其他所有人的参考点。基础设施实际上就是团队本身，这使得系统高度移动和适应性强。
解决导航漂移
对抗误差累积
单个导航系统经常遭受误差累积的困扰。
在没有卫星定位的复杂环境中，单个用户的估计位置会自然地偏离现实。如果没有外部校正机制，这种误差会不受控制地增长。
锁定相对位置
UWB模块通过不断测量成员之间的相互距离来解决这个问题。
这些数据创建了一个刚性的几何框架，将相对位置“锁定”。由于系统确切地知道团队成员之间的距离，因此它可以统计地识别和减少单个单元的导航误差。
理解操作限制
相对定位与绝对定位
虽然UWB在保持团队内部相对位置的准确性方面表现出色，但它本身并不生成绝对的全局坐标。
该系统确保团队编队准确，但它需要至少一个节点具有固定参考（如已知的起点）来将团队定向到全局地图上。
对连接性的依赖
系统的协同性质依赖于设备之间相互通信和测距的能力。
如果一名团队成员完全与团队其余成员隔离或被遮挡，他们将失去UWB网络提供的协同误差校正的好处。
为您的目标做出正确选择
要确定基于UWB的协同定位是否适合您的特定应用，请考虑您的操作环境。
- 如果您的主要重点是在未知区域快速部署：利用去中心化架构，无需花费时间安装固定基础设施即可立即导航。
- 如果您的主要重点是最小化导航漂移：利用相互测距能力来约束误差，并在长时间内保持编队完整性。
通过将每位团队成员转变为参考点，UWB将个体导航挑战转化为强大、协同的解决方案。
总结表：
| 特性 | 在协同定位中的作用 | 关键优势 |
|---|---|---|
| 高精度测距 | 使用短脉冲进行精确距离测量 | 节点间精度达到亚厘米级 |
| 去中心化网状网络 | 每个成员充当移动基站 | 无需固定基础设施 |
| 相对锁定 | 不断校正相互距离 | 停止导航误差/漂移累积 |
| 快速部署 | 实时网络形成 | 适用于未知或GPS受限区域 |
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参考文献
- Yang Chong, Qingyuan Zhang. Adaptive Decentralized Cooperative Localization for Firefighters Based on UWB and Autonomous Navigation. DOI: 10.3390/app13085177
本文还参考了以下技术资料 3515 知识库 .