Was ist UWB?
„UWB“ steht für „Ultra Wide Band“ und ist eine Funktechnologie, die ein sehr niedriges Energieniveau für die Kommunikation im Nahbereich mit hoher Bandbreite über einen großen Teil des Funkspektrums nutzen kann.
Wie funktioniert es?
In dieser Lösung UWB-Tracker wird an das Objekt angehängt, das Sie verfolgen möchten, und UWB-Anker wird in einer bestimmten Höhe installiert. Derzeit verwendet die UWB-Positionierung hauptsächlich TOF-Entfernungsmessung, TDoA und AoA-Positionierung. Die ersten beiden Methoden funktionieren unabhängig voneinander, während die letztere AoA-Methode normalerweise mit ToF oder TDoA kombiniert wird.
Die ToF-Positionierung basiert auf der Reichweite. Der UWB-Tracker leitet die Entfernungsmessung mit jedem Anker ein, der positioniert werden muss. Nach Abschluss der Entfernungsmessung wird die Position berechnet. Für den nulldimensionalen Modus ist nur eine Entfernungsmessung mit einem Anker erforderlich, für den eindimensionalen Modus sind mindestens zwei Anker erforderlich, für den zweidimensionalen Modus sind im Allgemeinen drei oder mehr Anker für die Entfernungsmessung erforderlich, in einigen speziellen Modi reichen jedoch zwei Anker aus. Für den dreidimensionalen Modus sind vier Anker erforderlich.
UWB-Highlights:
1. UWB deckt die Frequenzbänder 3G bis 5G, 6G bis 10G und insgesamt 7G ab und verfügt über eine Einzelkanalbandbreite von über 500 MHz.
2. Geringe Leistung. Gemäß FCC und anderen Vorschriften ist die Ausgangsleistung auf -41 dBm/MHz begrenzt. Basierend auf einem einzelnen Kanal von 500 MHz beträgt die Kanalleistung -14,3 dBm.
3. Der ultrakurze Puls mit einer Dauer von einigen Zehntel Nanosekunden.
4. Durchdringen von Wänden: Es kann Wände effektiv durchdringen, führt jedoch zu einer gewissen Signaldämpfung.
Die Positionierungsdimension wird basierend auf dem Anwendungsfall und der Situation vor Ort gewählt. Die nulldimensionale Szene wird hauptsächlich zur Erkennung von Ein- und Ausgängen verwendet. Die eindimensionale Szene ist hauptsächlich eine Szene mit einem unverhältnismäßigen Seitenverhältnis, wie z. B. eine Tunnelszene, und sie funktioniert auch in einer Fabrik. In einer eindimensionalen Szene wird das positionierte Ziel an einer Linie ausgerichtet. Die 2D-Szene dient zum Lokalisieren der XY-Koordinaten ohne Höheninformationen, während die 3D-Szene Höheninformationen hat. Dennoch ist es erforderlich, dass der Anker während der Systeminstallation einen Höhenunterschied aufweist, um eine gewisse Genauigkeit der Z-Achse sicherzustellen.
Nulldimensional:
Bei der UWB-Positionierung wird zur Erzielung einer besseren nulldimensionalen Positionierung im Allgemeinen die Entfernungsmessung verwendet, die zur Entfernungsbegrenzung verwendet wird, z. B. wie weit ein Gerät von einem Anker entfernt ist. Es wird davon ausgegangen, dass es den nulldimensionalen Bereich betreten hat.
Eindimensional:
Die eindimensionale Positionierung kann mittels ToF-, TDoA- oder kombinierter AoA-Technologie erreicht werden. Selbst wenn sich der UWB-Tracker nicht auf der geraden Linie zwischen den beiden Ankerpunkten befindet, kann er sich dennoch auf dieser Linie ausrichten.
Aktueller Standort:
Positionierungsergebnis:
Zweidimensional:
Die zweidimensionale Positionierung zeigt die XY-Koordinaten des Zielorts an. Sind die Anker auf gleicher Höhe installiert, wird das Positionierungsergebnis nicht durch die Installationshöhe beeinflusst. Tracker.
Dreidimensional:
Das Ergebnis der dreidimensionalen Positionierung sind die XYZ-Koordinaten des Ziels. Es gibt zwei Methoden, um dies zu erreichen. Eine basiert auf Distanzmessung, die einen Höhenunterschied zwischen den Ankern erfordert. Die andere basiert auf AoA, was eine hohe Winkelauflösung auf der Z-Achse erfordert, um die Genauigkeit der Z-Koordinate sicherzustellen.
UWB-Positionierungsgenauigkeit
Die Genauigkeit umfasst hauptsächlich drei Aspekte: Entfernungsgenauigkeit, Genauigkeit der Zeitsynchronisation,
und Positionierungsgenauigkeit. Die Entfernungsgenauigkeit wird hauptsächlich von zwei Faktoren beeinflusst: dem Entfernungsalgorithmus und der verwendeten Uhrgenauigkeit.
1. Genauigkeit der Entfernungsmessung:
DS-TWR minimiert den durch Taktabweichungen verursachten Fehler.
2. Genauigkeit der Zeitsynchronisierung:
Im Entfernungsmesssystem kann ein temperaturkompensierter Quarzoszillator (TCXO) mit 0,5 PPM Takt verwendet werden, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen. Die Entfernungsmessgenauigkeit kann innerhalb von 10 cm gesteuert werden. Die Genauigkeit kann durch die Verwendung von TCXO verbessert werden.
In einem UWB-Funk Positionierungssystem, Sowohl Entfernungsmessung als auch TDoA werden unterstützt. Bei TDoA erfolgt die gesamte Positionierung Gateways müssen drahtlos synchronisiert werden. Das System verfügt über eine Synchronisationsgenauigkeit von 0,3 ns.
Im Vergleich zur kabelgebundenen Synchronisierungsmethode ist ein kabelloses System viel einfacher und kann unbegrenzt erweitert werden. Es ist nicht durch die kabelgebundene Entfernung eingeschränkt. Es vereinfacht auch die Projektimplementierung.
2. Positionierungsgenauigkeit:
Die Genauigkeit beträgt 30 cm. Die Positionsgenauigkeit des Systems wird von verschiedenen Umgebungsfaktoren beeinflusst, nicht nur von der Genauigkeit der Distanzmessung von 10 cm. Die Positionsgenauigkeit von 10 cm kann nur in einer idealen Umgebung ohne Störungen im Labor erreicht werden. Jede Signalstörung kann zu Abweichungen im System führen.
Beteiligtes Gerät
UWB-Anker:
Es wirbt mit Beacon-Nachrichten für die Entfernungsmessung. Tracker. Batteriebetrieben, Batterielebensdauer 5 Jahre.
UWB-Tracker:
Es empfängt regelmäßig Signalnachrichten und ermittelt die Entfernung zum Anker. Batteriebetrieben.
LoRaWAN-Gateway:
Es sendet Leuchtfeuer Nachrichten an alle Anker und Tracker um die Uhr zu synchronisieren und Entfernungsmeldungen zu empfangen von Tracker.
Server:
Berechnen Sie die Position der Tracker mithilfe der Entfernungsinformationen und Ankerkoordinaten. Der Server wird auch verwendet, um Anker und Tracker zu konfigurieren, die Position des Ankers zu kalibrieren und als Positionierungsmodul zu fungieren.
UWB-Anker
Beacon-Nachrichten bekannt geben
Die Lansitec UWB-Anker ist entworfen mit LoRaWAN und UWB-Technologien. Es funktioniert mit Umgebungs UWB-Tracker um Entfernungen zwischen Geräten zu berechnen, synchronisiert es regelmäßig die Zeit mit anderen Ankerpunkten und überträgt Herzschlagdaten an den LoRaWAN Tor.
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LoRaWAN-Gateway
Synchronisieren Sie die Uhr und empfangen Sie Entfernungsmeldungen
Lansitec Indoor LoRaWAN Das Gateway eignet sich dank seiner integrierten Ethernet-Konnektivität ideal für den Einsatz in Innenräumen und lässt sich unkompliziert einrichten. Zusätzlich verfügt es über ein integriertes WLAN-Modul (mit Unterstützung für 2,4-GHz-WLAN), das eine einfache Konfiguration über den standardmäßigen WLAN-Access-Point-Modus ermöglicht.
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UWB-Ausweis-Tracker
Empfangen von Nachrichten und
Die Lansitec UWB-Ausweis-Tracker ist entworfen mit LoRaWAN und UWB-Technologien. Es berechnet die Entfernung mit Ankerpunkten und leitet die Entfernungsinformationen an ein LoRaWAN Das Gateway berechnet seine Position auf dem Server. Die Genauigkeit kann bis zu 10 cm betragen.
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UWB-Container-Tracker
Empfangen von Nachrichten und
Die Lansitec UWB-Container-Tracker ist entworfen mit LoRaWAN und UWB-Technologien. Es berechnet die Entfernung mit Ankerpunkten und leitet die Entfernungsinformationen an ein LoRaWAN Das Gateway berechnet seine Position auf dem Server. Die Genauigkeit kann bis zu 10 cm betragen.
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UWB-Asset-Management-Tracker
Empfangen von Nachrichten und
Die Lansitec UWB-Asset-Management-Tracker ist entworfen mit LoRaWAN und UWB-Technologien. Es berechnet die Entfernung mit Ankerpunkten und leitet die Entfernungsinformationen an ein LoRaWAN Das Gateway berechnet seine Position auf dem Server. Die Genauigkeit kann bis zu 10 cm betragen.
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