超寬帶測距定位數據傳輸模塊UWB應用市場規模增大,UWB定位技術始于20世紀60年代興起的脈沖通信技術。2002年,美國批準用于民用通信。2015年,它開始在微軟室內定位競賽中真正展示。2016年,它占據了微軟室內定位競賽3D組的一半,并開始商業應用。超寬帶測距定位數據傳輸模塊技術具有高速、抗干擾、低功耗等優點。UWB與生俱來的獨特優勢使其成為許多領域的重要技術。
UWB適用于哪些場景?
1.室內定位
眾所周知,室內定位一直是一個難點。室內沒有GPS信號,很少有其他有效的方案能夠實現室內定位。UWB定位系統可以在固定區域建立UWB定位基站,為被定位對象(人員或材料)佩戴UWB定位標簽,從標簽測量到每個基站的距離,并根據多邊定位法確定標簽對基站的位置,從而實現室內定位。飛行時間測距法是超寬帶測距定位數據傳輸模塊技術中應用廣泛的方法(TOF)和到達時間差法(TDOA)。從定位方法的角度來看,它們都屬于多點定位,即確定標簽與多個已知坐標點之間的相對位置關系。
目前,超寬帶測距定位數據傳輸模塊技術的高精度定位功能已廣泛應用于公安司法、智能產業、智能施工現場、智能養老等應用環境。
2.測距
當你需要知道兩個物體之間的距離時,你也可以使用兩個超寬帶測距定位數據傳輸模塊測距基站分別固定在兩個物體上,兩個測距基站之間可以實現實時測距。UWB的這一特性應用于叉車測距防撞。系統中主要有兩種設備,一種是UWB測距基站,另一種是UWB測距標簽。測距基站可以完成標簽和其他基站發起的測距請求。
這種UWB準確測距技術經常應用于叉車與其他貨架、物品和人員因超速、倒車、拐角和轉彎而發生的碰撞事故。針對這些問題,我們可以使用叉車測距防撞系統、無線感應和準確測距預警技術來實現警告和限速。
3.數據傳輸
隨著蘋果11的發布,UWB技術已經成為其關鍵的創新功能,并引起了市場的關注。利用UWB技術,iPhone可以作為一個控制中心,更好地與蘋果的其他設備連接。也就是說,“有了U1芯片和iOS13,當你使用空中交付時,只要你的iPhone指向別人的iPhone,系統就會優先考慮對方,讓你更快地分享文件。”
這是蘋果11新的數據傳輸功能,依靠強大的UWB技術,可以實現快速、低延遲、穩定、雙向數據傳輸功能,重要的是數據傳輸功能不影響UWB定位和測距功能,即可以實現數據傳輸的定位和測距,非常方便用戶使用。
與消費水平相比(ToC)類別應用,企業級(ToB)與其他定位技術相比,超寬帶測距定位數據傳輸模塊定位技術具有精度高、安全性高、延遲低、傳輸速率高、穩定性高等指標,已應用于企業市場,主要包括司法監獄、醫院、礦山、化工廠、工廠、倉庫等物資或人員管理需求較高的應用場景。
據相關統計,2018年中國UWB企業級應用市場規模為10.9億元,預計2025年中國UWB企業級應用市場規模為352.6億元,未來4年CAGR為83%。在蘋果應用UWB技術的催化下,三星、索尼、博世、恩智浦等巨頭組建的FiRa聯盟市場規模更大。
飛睿智能愿以自身在UWB技術領域的積累,與行業同仁共同推動UWB標準的進一步成熟,加快超寬帶測距定位數據傳輸模塊生態系統的形成,為全球標準的制定做出貢獻!
超寬帶測距定位數據傳輸模塊室內定位技術常用的定位方法
1、信號到達時間
被測點(標簽)發出的信號到達 3 以上參考節點接收機(基站),通過測量到達不同接收機的時間,得到發射點與接收點之間的距離,然后以接收機為中心,測量距離為半徑,3 圓的交點是被測點的位置。但TOA要求參考節點與被測點保持嚴格的時間同步,大多數應用程序不能滿足這一要求。
在實現該方法的過程中,需要測量定位標簽與每個基站之間的距離信息,因此定位標簽需要與每個基站來回通信,因此定位標簽的功耗較高。該定位方法的優點是在定位區域內外(基站包圍區域內外),可以保持高定位精度。
2、信號到達時間差
與TOA類似,只測量時間差,而不是時間。該方法只需要參考節點之間的同步,不需要參考節點與測量點之間的嚴格時間同步,使系統相對簡化,因此在定位系統中應用廣泛。
超寬帶測距定位數據傳輸模塊TDOA定位是雙曲線定位,需要在二維定位中使用四個定位基站。雙曲線可以通過測量標簽到每兩個基站之間的距離差來繪制,而標簽坐標可以通過曲線交點來確定。在實現這種方法的過程中,標簽只需要廣播一次UWB信號,有利于標簽的功耗和并發數量。
3、信號到達角
超寬帶測距定位數據傳輸模塊AOA 是指通過測量錨節點發射的無線信號到達定位節點時,信號的傳輸方向和定位節點水平面的夾角,計算節點的具體位置,需要角度傳感器或接收陣列,必須準確測量通信半徑附近錨節點發射的其他信號的角度值,以確保定位精度滿足系統要求。由于硬件要求高,容易受到外部環境的影響,該算法在實際應用中受到限制。
4、接收信號的強度
RSS 也就是說,通過測量錨節點發出的無線信號在定位節點處的信號接收強度作為定位特征量,利用采集到的信號接收強度作為定位特征量 RSS 值定位目標節點的位置主要有兩種定位算法。定位節點的坐標信息是基于路徑損耗模型實現定位(也稱為三邊測量),并根據指紋識別算法(也稱為模式匹配)獲得定位節點。