يمنحك النطاق العريض للغاية (UWB) دقة تحديد موقعك الداخلي حتى سنتيمترات. في هذا الدليل، نشرح آلية عمله، وما يجب شراؤه، وكيفية استخدامه مع تقنية النطاق العريض للغاية + من Lansitec. لوراوان كومة.

ما هو تحديد المواقع الداخلية بتقنية النطاق العريض الفائق؟ التكنولوجيا، وتحديد المدى (ToF)، ودقة تحديد المواقع بالسنتيمتر

النطاق العريض للغاية يقيس زمن الرحلة (ToF) بدقة بين العلامات المتحركة والمثبتات الثابتة لحساب المسافة، ثم يحدد موقعًا ثنائي الأبعاد/ثلاثي الأبعاد من عدة نطاقات مماثلة. بخلاف تقنية بلوتوث القائمة على RSSI، توفر دقة التوقيت في تقنية UWB دقة تبلغ حوالي 10 سم في الأماكن الداخلية النموذجية، وهي دقة كافية للعثور على حجرة الأدوات المناسبة، أو فتحة المنصات، أو حتى أقرب مركز رعاية صحية. صُممت مجموعة أجهزة UWB من Lansitec خصيصًا لقياس زمن الرحلة (ToF) وهي مصممة للتنقل. لوراوان للنقل الخلفي منخفض الطاقة. 

شرح تقنية UWB-over-LoRaWAN: تتبع الأصول في الوقت الفعلي، والمراسي، وأدوات التتبع، والبوابات

هذا هو التدفق الذي رأيناه يعمل مرارًا وتكرارًا:

• المراسي (تعمل بالبطارية، IP66) تُثبَّت على الجدران أو العوارض العلوية. تتزامن مع الوقت، وتستمع المتتبعوناحسب المسافات، ثم أرسل بيانات نبضات القلب والتوقيت عبر LoRaWAN 1.0.2B. تدعم نقاط التثبيت ما يصل إلى 512 جهاز تتبع، وتبلغ دقة عرض النطاق الترددي الفائق (UWB ToF) ±10 سم.
• المتتبعون (شارة, أصل، أو حاوية (عوامل الشكل) قياس نقاط الربط القريبة؛ تُحسب المواضع من جانب الخادم وتُعرض في تطبيقك/نظام تحديد المواقع في الوقت الفعلي (RTLS). يصل مدى استقبال النطاق العريض للغاية (UWB) إلى حوالي 23 مترًا في الظروف النموذجية.
• يستخدم Backhaul شبكة LoRaWAN لدفع الملخصات/نبضات القلب عبر بوابة LoRaWAN LAN أو الخلوية إلى منصتك. (توفر Lansitec خدمة داخلية بوابات مع PoE وخادم الشبكة المدمج للطيارين البسيطين.) 
• دورة الحياة واضحة: FOTA عبر البلوتوث لجميع أجهزة UWB، وفترات تقارير قابلة للتعديل، و الوصول المتعدد بالتقسيم الزمني للحفاظ على وقت البث منظمًا في الخلايا المزدحمة.

المكونات الأساسية لتقنية UWB لنظام تحديد المواقع في الوقت الفعلي (RTLS): المراسي، وأجهزة التتبع، وبوابات LoRaWAN الصناعية

تصميم شبكة النطاق العريض للغاية: تباعد المرساة، وكثافة المتتبع، وتخطيط النقل الخلفي للمستودعات والمستشفيات

القاعدة العامة هي أن نبدأ بالفيزياء، ثم ننتقل إلى البناء.

وضع وتباعد مرساة النطاق العريض للغاية: خرائط التغطية لنظام تحديد المواقع في الوقت الفعلي عالي الدقة

مع نطاق استقبال فائق العرض موثق يصل إلى حوالي ٢٣ مترًا، نخطط لمسافات تتراوح بين ١٥ و٢٠ مترًا في الممرات الخالية، ونُحكم ربطها بالقرب من الرفوف الفولاذية أو المصاعد أو الأبنية السميكة. يتطلب نظام التثليث وجود ٣-٤ مراسي في أي نقطة؛ وغالبًا ما تستفيد المستودعات ذات الأحواض المرتفعة من حلقة محيطية بالإضافة إلى خط داخلي واحد أو اثنين. 

كثافة وإنتاجية المتتبع: توسيع نطاق أنظمة UWB RTLS لنشرها في المرافق الكبيرة

يدعم مرساة واحدة عشرات إلى مئات من أجهزة التتبع؛ وتنشر شركة Lansitec إرشادات واضحة لما يصل إلى 512 جهاز تتبع/مرساة مع الوصول المتعدد بالتقسيم الزمني (TDMA). بالنسبة للمنصات سريعة الحركة أو المركبات الموجهة آليًا، نُقصّر الفاصل الزمني بين الموقع ونبضات القلب؛ أما بالنسبة للأصول المتوقفة، فنُتيح استخدام أوضاع منخفضة الطاقة تعتمد على الحركة.

شبكة LoRaWAN Backhaul لنطاق UWB: البوابات، وميزانيات الروابط، وتوسيع نطاق الشبكة من الحافة إلى السحابة

يمكن لبوابة داخلية واحدة خدمة أكثر من ٥٠٠ عقدة LoRa بميزانية ربط LoRa حضرية تتراوح بين ١٫٥ و٢ كم، مما يغطي بسهولة منشأة نموذجية. إذا كنت تشغّل بالفعل شبكة LoRaWAN لـ أجهزة الاستشعار، UWB يستخدم نفس خادم الشبكة.

عندما رسمنا خريطةً لمستودعٍ بستة ممرات ومساحة خمسة أمتار، وجدنا ١١ مرساة لمساحة حوالي ٤٠٠٠ متر مربع. والخلاصة؟ توقف المشغّلون عن البحث عن مفاتيح عزم الدوران.

دقة النطاق العريض الفائق (UWB) مقابل عمر البطارية: البيانات ومقاييس الأداء وتحسين الطاقة

هذا هو المكان الذي تكون فيه وثائق Lansitec محددة بشكل منعش. بالنسبة لـ مرساة UWB (38000 مللي أمبير في الساعة) وBadge Tracker (600 مللي أمبير في الساعة)، توفر Lansitec أعمارًا افتراضية بناءً على عدد أجهزة التتبع النشطة في الخلية (TDMA + إيقاع التقارير):

• 64 متتبعًا → مرساة ~18 عامًا، شارة ~37 يومًا
• 192 متتبعًا → مرساة ~10 سنوات، شارة ~32 يومًا
• 512 متتبعًا → مرساة ~4.8 سنوات، شارة ~25 يومًا

تُظهر أجهزة تتبع الحاويات/الأصول بسعة 8000 مللي أمبير/ساعة فترة تتراوح بين 11 و16 شهرًا بافتراضات مماثلة. تُحرّك فترات الضبط وحدود الحركة هذه الأرقام صعودًا أو هبوطًا.

أمان وصيانة UWB: تشفير AES-128، وتحديثات FOTA، وشهادات الامتثال العالمية

جميع الأجهزة مزودة بمعيار AES-128 لإطارات LoRaWAN. تحديثات الأسطول سهلة عبر FOTA عبر البلوتوث. تشمل الشهادات CE/FCC لجميع أجهزة التثبيت والتتبع. هذا المزيج - التشفير على حافة الشبكة + OTA المتوقع - يضمن سهولة استخدام تكنولوجيا المعلومات ورضا الموظفين.

النطاق العريض للغاية (UWB) مقابل تقنية BLE AoA لتتبع الأصول الداخلية: المقارنة وحالات الاستخدام ومقايضات الطاقة

فكّر في مستويات الدقة ومتطلبات البنية التحتية. لقد رأينا هذه القاعدة العامة تُطبّق في المصانع والمستشفيات والمستودعات:

• نطاق عرض فائق (طول الموجة): 10 سم تقريبًا. يُستخدم عند الحاجة إلى الدقة: مخازن الأدوات، ممرات التجهيز، معدات غرف العمليات، سلامة العاملين في المناطق الخطرة. ستُخطط لوضع 3-4 نقاط تثبيت مرئية (بمسافة 15-20 مترًا تقريبًا)، وتقبل استهلاك طاقة أعلى للبطاقات (عادةً ما تكون مدة صلاحية البطاقات 3-5 أسابيع بين الشحنات في المناطق المزدحمة).
• نطاق تغطية BLE: من ١ إلى ٣ أمتار. مناسب لتحديد المسارات والخدمات اللوجستية غير الحرجة. الدقة ممتازة إذا وُضعت المصفوفات بشكل جيد، ولكنك ستُخصص ميزانية لمصفوفات الهوائيات السلكية وشبكات LAN. بطاريات الـ Tag تدوم لفترة أطول.
• قرب BLE (RSSI): حوالي ٢-٣ أمتار لكل منطقة/غرفة. أقل تكلفة إجمالية للملكية. يُستخدم للحضور، وعدد الموظفين، وتقسيم الأصول بشكل تقريبي. أسهل لتغطية المساحات الكبيرة، وبطاريات العلامات تعمل لأشهر وسنوات.

خيارنا الهجين المفضل: وضع غطاء BLE لتغطية واسعة وبدء التشغيل، ثم وضع جيوب UWB فقط حيث توفر السنتيمترات دقائق (غرف الأدوات، مناطق الخطر). نفس شبكة LoRaWAN الخلفية، وعمليات أكثر سلاسة.

قائمة التحقق لنشر UWB RTLS: المسح، وتخطيط المرساة، وإعداد البوابة، والطرح القابل للتطوير

1. المسح والتحقق من سلامة الترددات اللاسلكية: المشي على الأرض، ووضع علامة على فواصل خط الرؤية، وملاحظة المعادن غير الصديقة للترددات اللاسلكية.
2. خطة التثبيت: مكان لتغطية 3-4 في العرض؛ تأكيد الطاقة (المثبتات تعمل بالبطارية، لذا فإن التركيب سريع). 
3. البوابة وNS: بوابة PoE داخلية، تسجيل الأجهزة، التأكيد منطقة LoRaWAN (US915/EU868/AS923/إلخ).
4. المسار التجريبي: 2-3 ممرات، 50-100 جهاز تعقب؛ فترات إعداد التقارير مقابل البطارية. 
5. التوسع: تكرار النمط، وإضافة التنبيهات (الأسوار الجغرافية، والتوقف)، وFOTA للأسطول عندما يصطدم البرنامج الثابت.

الأسئلة الشائعة حول UWB RTLS: الدقة، السعة، المناطق المدعومة، وتكامل LoRaWAN