UWB雙向測距中雙邊雙向測距和單邊雙向測距簡介

在現(xiàn)代無線通信和定位系統(tǒng)中，雙向測距需求的不斷增加推動了多種測距技術的發(fā)展。無論是在工業(yè)自動化、智能建筑，還是資產管理等領域，能夠精確測量設備之間的距離，對于確保系統(tǒng)的高效運行至關重要。雙向測距的基本原理是通過兩個設備之間的通信來測量它們之間的距離。然而，根據(jù)通信方式的不同，雙向測距技術分為單邊雙向測距（SS-TWR）和雙邊雙向測距（DS-TWR）兩種。這兩種測距方法目前用的比較多的是基于UWB技術實現(xiàn)，在具體實現(xiàn)復雜度和應用場景上各有不同。

單雙邊定義：從簡單往返到多次交互

雙向測距從字面意思很好理解，雙向測距是測量兩個設備之間距離的一種方法。簡單來說，它通過兩個設備互相發(fā)送信號來計算它們之間的距離。通俗點說，雙向測距就是讓兩個設備互相“打招呼”，通過“打招呼”花的時間來判斷它們之間的距離。比起單向測距來說，因為互相通信，測量的結果會更準確，不太容易出錯。

那單邊雙向測距和雙邊雙向測距怎么理解其中的“單邊”和“雙邊呢”？在測距技術中，“單邊”和“雙邊”是用來描述信號傳輸方向和測距過程的術語。

單邊雙向測距是基于一次信號往返的測距方法。其工作原理相對簡單：發(fā)起設備（TX）向目標設備（RX）發(fā)送一個測距請求信號，目標設備接收到請求后立即發(fā)送應答信號回到發(fā)起設備。發(fā)起設備通過記錄信號的發(fā)送時間和接收時間，計算出信號的總往返時間，并以此推斷出設備之間的距離。在SS-TWR中，測距精度的高低依賴于設備之間的時鐘同步情況和信號往返時間的精確測量。由于只有一次通信往返，因此其實現(xiàn)簡單，速度快，但也容易受到時鐘同步誤差和環(huán)境干擾的影響。

雙邊雙向測距則是在SS-TWR基礎上的進一步發(fā)展。DS-TWR通過兩次或多次信號往返，消除由于時鐘偏移或漂移引起的誤差。測距過程通常如下：發(fā)起設備（TX）發(fā)送測距請求信號到目標設備（RX），目標設備在處理后返回應答信號。接著，發(fā)起設備再次發(fā)送信號，并等待目標設備的第二次應答。通過兩輪通信往返，發(fā)起設備可以精確計算出信號的往返時間（ToF），并最終得出設備間的精確距離。

這里所說的兩種測距可以根據(jù)公式計算其發(fā)起設備和目標設備信號往返的飛行時間，然后根據(jù)光速（使用光速是因為無線電信號在空氣中傳播的速度非常接近光速）乘以這個往返信號的飛行時間。這里對于具體的數(shù)據(jù)推導不作過多討論，我們要知道的是DS-TWR通過雙向通信實現(xiàn)了更高的測距精度，特別是在復雜、多徑的環(huán)境中，其抗干擾能力和測距穩(wěn)定性遠超SS-TWR

單邊雙向與雙邊雙向比較：精度、速度與抗干擾能力的權衡

SS-TWR僅需要一次通信往返，硬件和軟件的實現(xiàn)相對簡單，且因一次往返通信所以測量速度快且功耗較低，適合對成本和開發(fā)周期有嚴格要求的場景。但由于信號只進行一次往返，時鐘同步誤差和環(huán)境干擾對測距精度的影響較大。

DS-TWR通過雙向通信消除了時鐘偏移的影響，測距精度顯著提高，通常能達到厘米級別。

雙向、多次通信使得DS-TWR在多徑和復雜環(huán)境中依然能夠保持高精度，適用于工業(yè)自動化等高精度要求的場景。

所以在對比SS-TWR和DS-TWR時，核心在于如何在測距精度、實現(xiàn)復雜度、功耗和環(huán)境適應性之間進行平衡。

在需要高精度定位（如工業(yè)自動化、精密測量等），且應用場景復雜、干擾較多，DS-TWR無疑是最佳選擇。其高精度和強抗干擾能力能夠滿足嚴格的定位需求。

雙邊雙向測距（DS-TWR）和單邊雙向測距（SS-TWR）在測距精度、抗干擾能力和實現(xiàn)復雜度上各有優(yōu)劣。DS-TWR通過多次雙向通信，實現(xiàn)了更高的測距精度，適用于要求嚴苛的場景；而SS-TWR則以其簡單、快速的特點，在需要低功耗和快速響應的應用中表現(xiàn)出色。理解這兩種測距方法的技術理論和特點，有助于選擇最適合特定應用場景的測距技術，從而提升系統(tǒng)的整體性能。