一、引言
在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，交通樞紐作為人員和物資流通的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，面臨著提升運(yùn)營效率、優(yōu)化旅客體驗(yàn)的迫切需求。超寬帶（UWB）技術(shù)的出現(xiàn)，為解決這些問題提供了新的思路和方法。UWB 技術(shù)是一種利用納米至微米級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)的無線通信技術(shù)，具有高精度定位、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高、功耗低等諸多優(yōu)勢(shì)，在交通樞紐場(chǎng)景中展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。
二、UWB 技術(shù)概述
（一）技術(shù)原理
UWB 技術(shù)最基本的工作原理是發(fā)送和接收脈沖間隔嚴(yán)格受控的高斯單周期超短時(shí)脈沖。在發(fā)送端，時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生一定周期的脈沖序列，用戶要傳輸?shù)男畔⒑捅硎酒涞刂返膫坞S機(jī)碼，分別或合成后對(duì)上述周期脈沖序列進(jìn)行一定方式的調(diào)制，調(diào)制后的脈沖序列驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生電路，產(chǎn)生一定形狀和規(guī)律的脈沖序列，然后放大到所需功率，再耦合到 UWB 天線發(fā)射出去。在接收端，UWB 天線接收的信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器放大后，送到相關(guān)器的一個(gè)輸入端，相關(guān)器的另一個(gè)輸入端加入一個(gè)本地產(chǎn)生的與發(fā)射端同步且經(jīng)用戶偽隨機(jī)碼調(diào)制的脈沖序列。相關(guān)器對(duì)兩輸入脈沖序列進(jìn)行乘法、積分和取樣保持等運(yùn)算，產(chǎn)生一個(gè)與用戶地址信息分離的信號(hào)，其中僅含用戶傳輸信息以及其他干擾，然后再對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解調(diào)運(yùn)算。通過這種方式，UWB 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸和高精度的定位。
（二）技術(shù)特點(diǎn)
高精度定位：UWB 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級(jí)甚至毫米級(jí)的定位精度，這是其他無線通信技術(shù)難以企及的。其通過測(cè)量無線電脈沖在設(shè)備之間傳輸?shù)臅r(shí)間來精確計(jì)算距離，從而確定目標(biāo)的位置，為交通樞紐中的人員和資產(chǎn)定位提供了可靠的技術(shù)支持。
抗干擾能力強(qiáng)：UWB 信號(hào)在發(fā)射時(shí)將微弱的無線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。與傳統(tǒng)的窄帶通信技術(shù)相比，在同等碼速條件下，UWB 具有更強(qiáng)的抗干擾性，能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作，確保通信和定位的準(zhǔn)確性。
傳輸速率高：UWB 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，可達(dá)到 Gbps 級(jí)別，能夠滿足交通樞紐中大量數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)男枨螅绺咔逡曨l監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、實(shí)時(shí)信息發(fā)布等。
功耗低：在短距離的通信應(yīng)用中，超寬帶發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率通?？勺龅降陀?1mW，從理論上而言，超寬帶信號(hào)所產(chǎn)生的干擾僅僅相當(dāng)于一寬帶的白噪聲，這有助于 UWB 與現(xiàn)有窄帶通信之間的良好共存，同時(shí)也降低了設(shè)備的能耗，延長了設(shè)備的使用壽命。
信號(hào)隱蔽性好：UWB 信號(hào)具有較強(qiáng)的隱蔽性，不容易被發(fā)現(xiàn)和攔截，具有較高的保密性。一方面是采用跳時(shí)擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時(shí)才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，這在一些對(duì)安全性要求較高的交通樞紐應(yīng)用場(chǎng)景中具有重要意義。
三、UWB 技術(shù)在交通樞紐中的應(yīng)用場(chǎng)景
（一）人員定位與導(dǎo)航
旅客定位與引導(dǎo)：在大型交通樞紐，如機(jī)場(chǎng)、火車站等，旅客往往容易迷失方向。利用 UWB 技術(shù)，在樞紐內(nèi)部署定位基站，旅客只需攜帶支持 UWB 功能的手機(jī)或其他設(shè)備，系統(tǒng)就能實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位旅客位置。通過與室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合，為旅客提供個(gè)性化的導(dǎo)航服務(wù)，引導(dǎo)旅客快速找到登機(jī)口、候車室、衛(wèi)生間、商店等位置。例如，當(dāng)旅客臨近登機(jī)口時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)推送登機(jī)提醒及相關(guān)航班信息，避免旅客誤機(jī)。同時(shí)，對(duì)于行動(dòng)不便的旅客，工作人員也能通過定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握其位置，提供及時(shí)的幫助和服務(wù)。
工作人員定位與調(diào)度：對(duì)于交通樞紐的工作人員，如機(jī)場(chǎng)地勤人員、火車站站臺(tái)工作人員等，UWB 人員定位系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)跟蹤他們的位置。管理人員能夠根據(jù)工作人員的實(shí)時(shí)位置進(jìn)行高效調(diào)度，合理安排工作任務(wù)，提高工作效率。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，能夠迅速定位到附近的工作人員，及時(shí)響應(yīng)處理，保障交通樞紐的安全運(yùn)營。例如，在機(jī)場(chǎng)遇到航班延誤需要大量人手進(jìn)行旅客解釋和服務(wù)工作時(shí)，管理人員可通過定位系統(tǒng)快速找到空閑的地勤人員，并將他們調(diào)配到相應(yīng)崗位。
（二）行李追蹤與管理
行李實(shí)時(shí)定位：在交通樞紐中，行李丟失或錯(cuò)拿是常見問題。引入 UWB 技術(shù)后，可在行李上安裝 UWB 標(biāo)簽，在行李托運(yùn)、運(yùn)輸、提取等各個(gè)環(huán)節(jié)，通過部署在關(guān)鍵位置的 UWB 基站對(duì)行李進(jìn)行實(shí)時(shí)定位追蹤。旅客和工作人員都能通過相應(yīng)的系統(tǒng)查詢行李的實(shí)時(shí)位置，了解行李的運(yùn)輸狀態(tài)。一旦行李出現(xiàn)異常情況，如長時(shí)間未移動(dòng)或偏離正常運(yùn)輸路線，系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)，便于工作人員快速查找和處理，大大提高了行李運(yùn)輸?shù)陌踩院蜏?zhǔn)確性。
行李分揀優(yōu)化：在行李分揀環(huán)節(jié)，UWB 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)行李的精準(zhǔn)識(shí)別和定位。分揀設(shè)備通過讀取 UWB 標(biāo)簽信息，準(zhǔn)確判斷行李的目的地，將其快速準(zhǔn)確地分揀到相應(yīng)的傳送帶上，提高分揀效率，減少人工分揀的錯(cuò)誤率，加快行李的流轉(zhuǎn)速度，為旅客節(jié)省等待時(shí)間。
（三）車輛管理與調(diào)度
場(chǎng)內(nèi)車輛定位與調(diào)度：在交通樞紐的停車場(chǎng)、公交場(chǎng)站、貨運(yùn)場(chǎng)站等區(qū)域，存在大量的場(chǎng)內(nèi)車輛。利用 UWB 技術(shù)對(duì)這些車輛進(jìn)行定位，可實(shí)時(shí)掌握車輛的位置、行駛軌跡和狀態(tài)。停車場(chǎng)管理系統(tǒng)可以根據(jù)車輛的位置信息，引導(dǎo)車輛快速找到空閑停車位，提高停車場(chǎng)的空間利用率。公交場(chǎng)站和貨運(yùn)場(chǎng)站的調(diào)度人員能夠根據(jù)車輛的實(shí)時(shí)位置，合理安排發(fā)車時(shí)間和行駛路線，避免車輛擁堵，提高運(yùn)營效率。例如，在機(jī)場(chǎng)停車場(chǎng)，車主可通過手機(jī)查詢到自己車輛的精確位置，快速找到愛車；公交場(chǎng)站可根據(jù)車輛的實(shí)時(shí)位置，靈活調(diào)整發(fā)車計(jì)劃，確保公交服務(wù)的準(zhǔn)時(shí)性。
智能交通信號(hào)控制：將 UWB 技術(shù)應(yīng)用于交通樞紐內(nèi)的道路交叉口，車輛通過安裝 UWB 設(shè)備與路口的信號(hào)控制設(shè)備進(jìn)行通信。信號(hào)控制設(shè)備根據(jù)車輛的位置、行駛方向和速度等信息，實(shí)時(shí)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)長，實(shí)現(xiàn)智能交通信號(hào)控制。例如，當(dāng)某一方向的車輛排隊(duì)較長時(shí)，信號(hào)燈可適當(dāng)延長該方向的綠燈時(shí)間，減少車輛等待時(shí)間，提高道路通行能力，緩解交通擁堵。
（四）無感支付
過閘支付：在交通樞紐的出入口，如地鐵站閘機(jī)、停車場(chǎng)出入口等，UWB 無感支付技術(shù)正逐漸得到應(yīng)用。以深圳通聯(lián)合恩智浦、魅族推出的 “UWB 無感支付過閘方案” 為例，乘客在通過閘機(jī)檢票口時(shí)，無需停下來刷手機(jī)或刷公交卡，只需直接通過，閘機(jī)就能利用 UWB 高精度測(cè)距技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)到乘客攜帶的支持 UWB 功能的手機(jī)，并識(shí)別手機(jī)交通卡，自動(dòng)完成支付。即使手機(jī)放在口袋或包中，也能無縫完成支付過程，真正實(shí)現(xiàn) “即過即走”。這種支付方式不僅解放了乘客雙手，還大大縮短了通過閘機(jī)的時(shí)間，對(duì)于高峰期減少閘口排隊(duì)具有顯著效果。
停車?yán)U費(fèi)：在交通樞紐的停車場(chǎng)，UWB 無感支付同樣可以發(fā)揮作用。車輛進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)通過 UWB 技術(shù)識(shí)別車輛身份并記錄入場(chǎng)時(shí)間；車輛出場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算停車費(fèi)用，并從綁定的支付賬戶中扣除相應(yīng)金額，實(shí)現(xiàn)車輛的無感離場(chǎng)，提高停車場(chǎng)的通行效率，為用戶帶來便捷的停車體驗(yàn)。
（五）安全監(jiān)控與預(yù)警
入侵檢測(cè)：在交通樞紐的重要區(qū)域，如機(jī)場(chǎng)的跑道周邊、火車站的站臺(tái)邊緣等，部署 UWB 傳感器。當(dāng)有未經(jīng)授權(quán)的人員或物體進(jìn)入這些區(qū)域時(shí)，UWB 傳感器能夠通過檢測(cè)目標(biāo)的位置變化，及時(shí)發(fā)出入侵警報(bào)，通知安保人員進(jìn)行處理，有效保障交通樞紐的安全運(yùn)營。與傳統(tǒng)的入侵檢測(cè)技術(shù)相比，UWB 技術(shù)具有更高的定位精度和抗干擾能力，能夠減少誤報(bào)和漏報(bào)的情況。
異常行為監(jiān)測(cè)：利用 UWB 技術(shù)對(duì)交通樞紐內(nèi)人員的行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過分析人員的位置、移動(dòng)軌跡和速度等信息，判斷是否存在異常行為，如人員長時(shí)間在某一區(qū)域徘徊、突然奔跑等。一旦發(fā)現(xiàn)異常行為，系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)出預(yù)警，便于安保人員進(jìn)行關(guān)注和處理，預(yù)防潛在的安全事件發(fā)生。