{"id":12921,"date":"2025-05-04T09:02:07","date_gmt":"2025-05-04T09:02:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.lansitec.com\/?page_id=12921"},"modified":"2025-05-04T09:02:11","modified_gmt":"2025-05-04T09:02:11","slug":"uwb-positioning-technology","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.lansitec.com\/es\/tecnologia-de-posicionamiento-uwb\/","title":{"rendered":"Tecnolog\u00eda de posicionamiento UWB"},"content":{"rendered":"
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Tecnolog\u00eda de posicionamiento UWB<\/h1>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Este documento t\u00e9cnico presenta principalmente el principio, la selecci\u00f3n del esquema y los m\u00e9todos de implementaci\u00f3n.<\/p>\n

de la tecnolog\u00eda de posicionamiento de banda ultra ancha UWB en diferentes escenarios de aplicaci\u00f3n.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Actualmente, las principales tecnolog\u00edas de posicionamiento se pueden dividir en cuatro tipos seg\u00fan sus principios:<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t

Sonido, luz, electromagnetismo y UWB<\/p>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Este documento de dise\u00f1o enumera las principales ventajas y desventajas de cada principio despu\u00e9s de un an\u00e1lisis b\u00e1sico. El documento explica principalmente el dise\u00f1o del sistema y el m\u00e9todo de implementaci\u00f3n del uso de la tecnolog\u00eda de posicionamiento de banda ultraancha UWB para el posicionamiento.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\tCap\u00edtulo 1\n\t\t\t\t\t<\/p>

Principio de posicionamiento<\/h2>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

En principio, los m\u00e9todos de posicionamiento actuales incluyen principalmente sonido, luz, electricidad y magnetismo. Tambi\u00e9n existe la navegaci\u00f3n inercial, pero debido a que la tecnolog\u00eda no est\u00e1 lo suficientemente desarrollada y los escenarios de aplicaci\u00f3n son limitados, no se abordar\u00e1 aqu\u00ed.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t

Sonido<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Mide principalmente la distancia mediante la recopilaci\u00f3n del tiempo de vuelo de las ondas ultras\u00f3nicas en el aire. Un transmisor t\u00edpico es un altavoz y el receptor es un micr\u00f3fono (como un tel\u00e9fono m\u00f3vil). El transmisor env\u00eda informaci\u00f3n fija y el receptor calcula el tiempo de transmisi\u00f3n de los datos y lo convierte en distancia. Posteriormente, realiza el posicionamiento mediante m\u00e9todos de dos o tres puntos.<\/br><\/br><\/p>\n

Ventajas:<\/strong><\/span><\/p>\n

Posee una precisi\u00f3n de posicionamiento muy alta, que alcanza el cent\u00edmetro. Adem\u00e1s, posee una estructura relativamente simple, cierta capacidad de penetraci\u00f3n y una fuerte capacidad antiinterferente de la propia onda ultras\u00f3nica.<\/br><\/br><\/p>\n

Desventajas:<\/strong><\/span><\/p>\n

La atenuaci\u00f3n del aire es alta y no es adecuada para eventos a gran escala, el efecto de trayectos m\u00faltiples y la propagaci\u00f3n sin l\u00ednea de visi\u00f3n provocan errores significativos en el alcance de la reflexi\u00f3n, lo que genera la necesidad de un an\u00e1lisis y c\u00e1lculo precisos de las instalaciones de hardware subyacentes y el costo es demasiado alto.<\/br><\/br><\/p>\n

\u00c1mbito de aplicaci\u00f3n:<\/strong><\/span><\/p>\n

La tecnolog\u00eda de posicionamiento ultras\u00f3nico se utiliza ampliamente en bol\u00edgrafos digitales y en la exploraci\u00f3n offshore. Esta tecnolog\u00eda de posicionamiento en interiores tambi\u00e9n se utiliza para el posicionamiento de objetos en talleres no tripulados.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Posicionamiento de luz visible<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Esta tecnolog\u00eda se puede desarrollar mediante luces LED. Las luces emiten se\u00f1ales intermitentes de alta frecuencia. Tras recibirlas, el receptor calcula el tiempo de vuelo para medir la distancia y luego obtiene la informaci\u00f3n de ubicaci\u00f3n.<\/p>\n

Ventajas:<\/strong><\/span><\/p>\n

Gran rango din\u00e1mico, capaz de comunicaci\u00f3n de alta velocidad.<\/p>\n

Desventajas:<\/strong><\/span><\/p>\n

Debido a la corta longitud de onda de la luz y a su baja capacidad de difracci\u00f3n, es f\u00e1cil que se bloquee. Otra opci\u00f3n es usar el reconocimiento de im\u00e1genes para comparar la informaci\u00f3n de la imagen con la de la base de datos para el posicionamiento. La desventaja es que el procesamiento de la imagen requiere mucho tiempo y consume mucha energ\u00eda.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Posicionamiento del campo magn\u00e9tico<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

La Tierra es un im\u00e1n gigante que crea un campo magn\u00e9tico fundamental entre los polos norte y sur geogr\u00e1ficos. Sin embargo, este campo magn\u00e9tico terrestre puede verse perturbado por objetos met\u00e1licos, especialmente en edificios con estructuras de hormig\u00f3n armado. Los materiales de construcci\u00f3n (estructuras met\u00e1licas) interfieren y distorsionan el campo magn\u00e9tico original, lo que hace que cada edificio tenga una textura magn\u00e9tica \u00fanica. En otras palabras, se forma un campo magn\u00e9tico regular en el interior de los edificios.<\/br><\/br><\/p>\n

Al recopilar con antelaci\u00f3n la informaci\u00f3n del campo magn\u00e9tico en el campo y compararla con la informaci\u00f3n recopilada por el magnet\u00f3metro de un rastreador (como un tel\u00e9fono m\u00f3vil), podemos obtener informaci\u00f3n precisa de la ubicaci\u00f3n. En teor\u00eda, la diferencia del campo magn\u00e9tico en diferentes ubicaciones es de microsegundos, indetectable con instrumentos de medici\u00f3n convencionales. Sin embargo, este campo magn\u00e9tico interior, distorsionado por la interferencia del edificio, intensifica la diferencia de la se\u00f1al magn\u00e9tica, lo que permite la adquisici\u00f3n de datos magn\u00e9ticos en interiores y mejora indirectamente la precisi\u00f3n del posicionamiento. Dado que el patr\u00f3n del campo magn\u00e9tico de cada espacio peque\u00f1o de la habitaci\u00f3n es \u00fanico, el tel\u00e9fono m\u00f3vil puede posicionarse con precisi\u00f3n comparando las caracter\u00edsticas del campo magn\u00e9tico del \u00e1rea con la base de datos del sistema, generalmente con una precisi\u00f3n de unos 2 metros.<\/br><\/br><\/p>\n

Sin embargo, si la disposici\u00f3n de los edificios cercanos cambia, como por el movimiento de veh\u00edculos, el campo magn\u00e9tico tambi\u00e9n cambiar\u00e1 y ser\u00e1 dif\u00edcil evaluar la precisi\u00f3n. Este m\u00e9todo requiere una calibraci\u00f3n frecuente del campo magn\u00e9tico y no se recomienda.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Posicionamiento de ondas electromagn\u00e9ticas<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Intensidad de la se\u00f1al<\/h4>\n

Una aplicaci\u00f3n t\u00edpica es un rastreador Bluetooth con una puerta de enlace Bluetooth, que se puede localizar calculando la intensidad de la se\u00f1al. Tanto el sistema B-Fixed como el sistema B-Mobile de nuestra empresa utilizan este esquema. Sus principales ventajas son su bajo coste y su f\u00e1cil instalaci\u00f3n, pero su precisi\u00f3n m\u00e1xima es de tan solo 2-3 metros. Se utiliza principalmente para el posicionamiento regional de activos y personal.<\/p>\n

\u00c1rea de acci\u00f3n<\/h4>\n

Generalmente se hace referencia a la tecnolog\u00eda Bluetooth Angle of Arrive.<\/p>\n

Ventaja:<\/strong><\/span><\/p>\n

Bajo costo del terminal, solo necesita implementar una puerta de enlace y alta precisi\u00f3n de posicionamiento.<\/p>\n

Desventajas:<\/strong><\/span><\/p>\n

La cobertura es limitada y el radio de cobertura es igual a la altura de la puerta de enlace. Esta debe fijarse con precisi\u00f3n y no debe moverse durante su uso. De lo contrario, afectar\u00e1 el posicionamiento.<\/p>\n

Ultra-ancha<\/h4>\n

DARPA y la FCC han propuesto definiciones diferentes para UWB, pero s\u00f3lo con diferencias sutiles en los par\u00e1metros.<\/p>\n

\"Especificaciones<\/p>\n

Especificaciones del pulso estrecho de banda base UWB:<\/p>\n

IR-UWB (Radio de impulso-UWB):<\/h4>\n

Transmite directamente a trav\u00e9s de la antena sin modular la onda sinusoidal. Este tipo de sistema es simple, en tiempo real, econ\u00f3mico, de bajo consumo, anti-multitrayecto y con buena penetraci\u00f3n. Posteriormente, fue adoptado por el est\u00e1ndar 802.15.4a.<\/p>\n

Modulaci\u00f3n de portadora de paso de banda:<\/h4>\n

DS-UWB (Acceso m\u00faltiple por divisi\u00f3n de c\u00f3digo de secuencia directa) y MB-UWB (Multiplexaci\u00f3n por divisi\u00f3n de frecuencia ortogonal de m\u00faltiples bandas).<\/p>\n

Entre ellas, IR-UWB define dos capas f\u00edsicas en la especificaci\u00f3n IEEE 802.15.4a-2007: una es la tecnolog\u00eda CSS (proporcionada por la alemana Nanotron, que trabaja a 2,4G, tecnolog\u00eda de posicionamiento de banda estrecha), y la otra es la tecnolog\u00eda IR-UWB.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Tecnolog\u00eda\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Estructura de carga \u00fatil UWB:<\/b>\"Tabla<\/p>

Modulaci\u00f3n<\/strong><\/p>

BPM-BPSK:<\/strong><\/p>

Combina BPM (modulaci\u00f3n de posici\u00f3n de r\u00e1faga) y BPSK (modulaci\u00f3n por desplazamiento de fase binario).<\/p>

Banda\/canal de frecuencia de trabajo:<\/strong><\/p>

La tabla de distribuci\u00f3n de bandas de frecuencia disponibles a nivel mundial es la siguiente<\/p>

\"Tabla<\/p>

\"Tabla<\/p>

Divisi\u00f3n de Canales<\/strong><\/p>

\"Tabla<\/p>

La divisi\u00f3n de canales tiene dos tipos de canales: 500 MHz y 1 GHz. Actualmente, se utilizan principalmente los canales de 500 MHz, es decir, los canales 1, 2, 3 y 5.<\/p>

Potencia de salida y regulaciones:<\/strong><\/p>

Seg\u00fan las regulaciones de la FCC, el l\u00edmite m\u00e1ximo es -41dBm\/MHz.<\/p>

\"Potencia<\/div>

\u00a0<\/p>

El poder gobierna en China:<\/strong><\/p>

\"Tabla<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\tCap\u00edtulo 2\n\t\t\t\t\t<\/p>

Comparaci\u00f3n de tecnolog\u00edas de posicionamiento<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Comparaci\u00f3n del posicionamiento UWB y el posicionamiento AoA Bluetooth<\/h3>\t\t\t\t
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\"Comparaci\u00f3n<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Comparaci\u00f3n del posicionamiento UWB-AoA y Bluetooth AoA<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

\"Diagrama<\/p>\n

Comparaci\u00f3n de principios:<\/h4>\n

AoA de Bluetooth:<\/strong><\/span><\/p>\n

Este m\u00e9todo solo mide el \u00e1ngulo de la se\u00f1al de una \u00fanica puerta de enlace, no la distancia. Adem\u00e1s, asume que la altura del rastreador es fija y proyecta su posici\u00f3n desde la intersecci\u00f3n del \u00e1ngulo y la altura. Subir y bajar el rastreador puede afectar gravemente la precisi\u00f3n del posicionamiento.<\/p>\n

\u00c1rea de influencia de ultra alta densidad (UWB):<\/strong><\/span><\/p>\n

Este m\u00e9todo mide tanto el \u00e1ngulo como la distancia con una precisi\u00f3n centim\u00e9trica, lo que resulta m\u00e1s preciso. Tambi\u00e9n permite localizar el rastreador en tres dimensiones.<\/p>\n

Comparaci\u00f3n de antenas:<\/h4>\n

AoA de Bluetooth:<\/strong><\/span><\/p>\n

Este m\u00e9todo utiliza un conjunto de antenas, generalmente de 16 o 64, y conmutadores de RF para calcular el \u00e1ngulo de llegada y la distancia de la se\u00f1al a partir de m\u00faltiples tiempos de llegada. El complejo dise\u00f1o del conjunto de antenas impide la miniaturizaci\u00f3n de la puerta de enlace Bluetooth AoA. Adem\u00e1s, la puerta de enlace tiene requisitos de instalaci\u00f3n estrictos y un \u00e1rea de cobertura limitada de aproximadamente 1 a 2 veces el radio de altura.<\/p>\n

\u00c1rea de influencia de ultra alta densidad (UWB):<\/strong><\/span><\/p>\n

Este m\u00e9todo suele utilizar dos antenas y el m\u00e9todo de diferencia de fase PDoA para calcular el \u00e1ngulo \u00f3ptimo. PDoA requiere que la distancia entre las dos antenas receptoras sea igual a la longitud de onda, o \u03bb\/2. Para el canal 5 (6489,6 MHz), las antenas de anclaje est\u00e1n separadas 2,08 cm, y para el canal 9, est\u00e1n a\u00fan m\u00e1s cerca. Esto permite miniaturizar PDoA, lo que permite su uso en escenarios como tel\u00e9fonos inteligentes, cerraduras inteligentes y controladores dom\u00e9sticos inteligentes.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\tCap\u00edtulo 3\n\t\t\t\t\t<\/p>

Tecnolog\u00eda UWB<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Caracter\u00edsticas de UWB<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
    \n
  1. UWB cubre bandas de frecuencia 3G~5G, 6G~10G, un total de 7G y tiene un solo canal.
    ancho de banda de m\u00e1s de 500MHz.<\/li>\n
  2. Baja potencia. Seg\u00fan la FCC y otras normativas, su potencia de salida est\u00e1 limitada a -41 dBm\/MHz. En un solo canal de 500 MHz, su potencia de canal es de -14,3 dBm.<\/li>\n
  3. El pulso ultracorto, con una duraci\u00f3n de unas d\u00e9cimas de nanosegundo.<\/li>\n
  4. Penetrando la pared: Puede penetrar las paredes de manera efectiva, pero provocar\u00e1 cierta atenuaci\u00f3n de la se\u00f1al.<\/li>\n<\/ol>\n

    La siguiente tabla muestra la atenuaci\u00f3n de la se\u00f1al causada por la penetraci\u00f3n de la pared cuando se trabaja en el canal 2 (con 4 GHz como frecuencia central).<\/p>\n

    \"Atenuaci\u00f3n<\/p>\n

    Identificaci\u00f3n de m\u00faltiples rutas<\/b><\/p>\n

    \"Tecnolog\u00eda<\/p>\n

    Las ondas electromagn\u00e9ticas pueden viajar directamente del transmisor al receptor o reflejarse en el objetivo. En la comunicaci\u00f3n de banda estrecha general, se suele procesar la se\u00f1al de mayor intensidad, que puede no ser la primera en llegar.<\/p>\n

    En la comunicaci\u00f3n UWB, la primera se\u00f1al en llegar (primera trayectoria) se puede identificar con precisi\u00f3n bas\u00e1ndose en la diferencia horaria. Sin embargo, al llegar de forma directa o penetrante, solo podemos asumir que la primera se\u00f1al multitrayecto es la se\u00f1al directa que necesitamos.<\/p>\n

    Al igual que todas las dem\u00e1s ondas electromagn\u00e9ticas, la UWB no puede penetrar el metal.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

    \n\t\t\t\t\t

    Exactitud<\/h3>\t\t\t\t
    \n\t\t\t\t\t

    La precisi\u00f3n se compone principalmente de tres aspectos: precisi\u00f3n de medici\u00f3n de distancia, precisi\u00f3n de sincronizaci\u00f3n horaria y precisi\u00f3n de posicionamiento. La precisi\u00f3n de medici\u00f3n de distancia se ve afectada principalmente por dos factores: el algoritmo de medici\u00f3n de distancia y la precisi\u00f3n del reloj utilizado.<\/p>\n

      \n
    1. Precisi\u00f3n de medici\u00f3n de distancia:<\/strong><\/span> DS-TWR minimiza el error causado por la desviaci\u00f3n del reloj.<\/li>\n
    2. Precisi\u00f3n de sincronizaci\u00f3n horaria:<\/strong> <\/span>En el sistema de medici\u00f3n de distancia, un oscilador de cristal compensado por temperatura de reloj de 0,5 PPM (TCXO)
      Se puede utilizar para lograr una mayor precisi\u00f3n. La precisi\u00f3n de alcance se puede controlar con un margen de error de 10 cm.
      La precisi\u00f3n se puede mejorar utilizando TCXO.\n

      En una red inal\u00e1mbrica UWB sistema de posicionamiento<\/a>, both ranging and TDoA are supported. In TDoA, all positioning gateways need to be synchronized wirelessly. The system has a synchronization accuracy of 0.3ns.<\/p>\n

      En comparaci\u00f3n con el m\u00e9todo de sincronizaci\u00f3n por cable, un sistema inal\u00e1mbrico es mucho m\u00e1s simple y se puede expandir sin l\u00edmites y no est\u00e1 limitado por la distancia del cable. Tambi\u00e9n simplifica la dificultad de implementaci\u00f3n del proyecto.<\/li>\n

    3. Precisi\u00f3n de posicionamiento:<\/strong><\/span> Tiene una precisi\u00f3n de 30 cm. La precisi\u00f3n de posicionamiento del sistema est\u00e1 influenciada por varios <\/li>\n<\/ol>\n

      Factores ambientales, no solo la precisi\u00f3n de medici\u00f3n de distancia de 10 cm. La precisi\u00f3n de posicionamiento de 10 cm solo se puede lograr en un entorno ideal sin interferencias en el laboratorio. Cualquier perturbaci\u00f3n de la se\u00f1al puede causar desviaciones en el sistema.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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      \n\t\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t\tCap\u00edtulo 4\n\t\t\t\t\t<\/p>

      Acerca del posicionamiento<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Caracter\u00edsticas de UWB<\/h3>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      La dimensi\u00f3n de posicionamiento se selecciona seg\u00fan el caso de uso y la situaci\u00f3n in situ. La escena de dimensi\u00f3n cero se utiliza principalmente para la detecci\u00f3n de entradas y salidas. La escena unidimensional es principalmente una escena con una relaci\u00f3n de aspecto desproporcionada, como la de un t\u00fanel, y tambi\u00e9n funciona en una f\u00e1brica. En una escena unidimensional, el objetivo posicionado se alinea con una l\u00ednea. La escena 2D se utiliza para localizar las coordenadas XY sin informaci\u00f3n de altura, mientras que la escena 3D s\u00ed la tiene. Sin embargo, requiere que el anclaje tenga una diferencia de altura durante la instalaci\u00f3n del sistema para garantizar cierta precisi\u00f3n en el eje Z.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Cero-Dimensional<\/h4><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

      En el posicionamiento UWB, para lograr un mejor posicionamiento en dimensi\u00f3n cero se suele utilizar la medici\u00f3n de distancias, que se utiliza para limitar la distancia, por ejemplo, la distancia entre un dispositivo y un punto de anclaje. Se considera que se ha entrado en la zona de dimensi\u00f3n cero.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Posicionamiento\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Unidimensional<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      El posicionamiento unidimensional se puede lograr utilizando ToF, TDoA o tecnolog\u00eda AoA combinada.<\/p>\n

      Incluso cuando el rastreador UWB no est\u00e1 en la l\u00ednea recta que conecta los dos anclajes, puede estar en esa l\u00ednea recta.<\/p>\n

      Ubicaci\u00f3n actual:<\/p>\n

      <\/strong><\/p>\n

      \"Ubicaci\u00f3n<\/p>\n

      Resultado de posicionamiento:<\/strong><\/p>\n

      \"Resultado<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Bidimensional<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      El posicionamiento bidimensional mostrar\u00e1 las coordenadas XY de la ubicaci\u00f3n del objetivo. Si los anclajes est\u00e1n instalados a la misma altura, los resultados del posicionamiento no se ver\u00e1n afectados por la altura de instalaci\u00f3n de los seguidores.<\/p>\n

      \"Tecnolog\u00eda<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Tridimensional<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      El resultado del posicionamiento tridimensional son las coordenadas XYZ del objetivo. Existen dos m\u00e9todos para lograrlo. Uno se basa en la medici\u00f3n de la distancia, que requiere una diferencia de altura entre los anclajes. El otro se basa en el \u00e1ngulo de ataque, que requiere una resoluci\u00f3n de \u00e1ngulo alto en el eje Z para garantizar la precisi\u00f3n de la coordenada Z.<\/p>\n

      \"Tecnolog\u00eda<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      M\u00e9todo de posicionamiento<\/h3>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Actualmente, el posicionamiento UWB utiliza principalmente el m\u00e9todo de alcance TOF, TDoA y posicionamiento AoA. Los dos primeros m\u00e9todos funcionan de forma independiente, mientras que el segundo m\u00e9todo AoA suele combinarse con ToF o TDoA.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Posicionamiento ToF<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      El posicionamiento ToF se basa en el alcance. El rastreador UWB inicia el alcance con cada ancla que se debe posicionar. Una vez completado, se calcula la posici\u00f3n. En el modo cero-dimensional, solo se necesita un ancla; en el modo unidimensional, se necesita al menos dos anclas; en el modo bidimensional, generalmente se necesitan tres o m\u00e1s anclas, pero en algunos modos especiales, dos anclas son suficientes. En el modo tridimensional, se necesita cuatro anclas.<\/p>\n

      Para los casos unidimensionales, el ancla se coloca en la parte superior y se va moviendo con un solo ancla para lograr un posicionamiento unidimensional.<\/p>\n

      \"Posicionamiento<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

      Para casos unidimensionales, puedes medir la distancia con solo dos anclajes:<\/p>

      \"Para<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

      Posicionamiento bidimensional:<\/p>

      \"Posicionamiento<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Posicionamiento TDoA<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      El posicionamiento TDoA consiste en determinar la posici\u00f3n del objetivo detectando la diferencia horaria absoluta entre la llegada de las se\u00f1ales a dos anclas o unidades de antena diferentes, en lugar del tiempo de vuelo de llegada. Esto reduce los requisitos de sincronizaci\u00f3n horaria entre la fuente de la se\u00f1al y cada ancla de monitoreo, pero aumenta los requisitos de sincronizaci\u00f3n horaria entre las anclas. Se pueden detectar dos TDoA utilizando tres anclas diferentes, y el rastreador m\u00f3vil se ubica en la intersecci\u00f3n de las hip\u00e9rbolas definidas por ambos TDoA.<\/p>\n

      \"Para<\/p>\n

      La ventaja de TDoA es que el n\u00famero de comunicaciones para un posicionamiento se reduce significativamente y tambi\u00e9n ofrece mayor precisi\u00f3n que ToA. Sin embargo, este tipo de posicionamiento depende de la propagaci\u00f3n de ondas, y el error de reloj inherente de 1 ns puede causar un error de distancia de 30 cm. Por lo tanto, los relojes de cada ancla deben estar estrictamente sincronizados. Adem\u00e1s, construir un sistema de sincronizaci\u00f3n preciso con un espaciamiento relativamente amplio resulta muy costoso.<\/p>\n

      Hay dos tipos de sincronizaci\u00f3n horaria:<\/strong><\/p>\n

      Una opci\u00f3n es usar conexiones cableadas, que pueden lograr una precisi\u00f3n de sincronizaci\u00f3n de 0,1 ns, pero incrementa la complejidad y el coste del mantenimiento y la construcci\u00f3n de la red. Adem\u00e1s, requiere un cable dedicado (por ejemplo, Ethernet) para sincronizar el reloj, lo cual tambi\u00e9n resulta costoso.<\/p>\n

      La otra opci\u00f3n son las conexiones inal\u00e1mbricas, que pueden alcanzar una precisi\u00f3n de sincronizaci\u00f3n de 0,25 ns, ligeramente inferior a la de las conexiones por cable, pero el sistema es relativamente sencillo. La puerta de enlace de posicionamiento solo necesita alimentaci\u00f3n, y los datos se pueden enviar mediante Wi-Fi, LoRa o Ethernet, lo que reduce considerablemente el coste.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Posicionamiento de AoA<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      El posicionamiento del \u00e1ngulo de llegada (AoA) generalmente se basa en la diferencia de fase entre se\u00f1ales, pero no se suele utilizar solo porque el AoA tiene un problema con la resoluci\u00f3n angular, lo que significa que la precisi\u00f3n del posicionamiento empeora a medida que aumenta la distancia desde el ancla.<\/p>\n

      El AoA puede funcionar junto con el tiempo de vuelo (ToF) para el posicionamiento. En este modo, podemos usar un ancla para el posicionamiento.<\/p>\n

      \"Posicionamiento<\/p>\n

      Tambi\u00e9n es posible que dos anclas logren posicionamiento a trav\u00e9s de AoA<\/p>\n

      \"dos<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Modo de posicionamiento y consumo de energ\u00eda<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Compararemos principalmente el consumo de energ\u00eda de los modos ToF y TDoA. En el modo ToF, el rastreador UWB mide la distancia con cada ancla por separado y requiere m\u00faltiples clasificaciones. Generalmente, un rango tarda m\u00e1s de 5 ms. Para el posicionamiento TDoA, el rastreador UWB solo necesita enviar un mensaje para completar el posicionamiento. Generalmente, tarda menos de 0,5 ms desde la preparaci\u00f3n hasta el env\u00edo y consume mucha menos energ\u00eda que el modo ToF.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Factores ambientales<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Hay muchos factores ambientales y los m\u00e1s t\u00edpicos son el posicionamiento intra\u00e1rea y el posicionamiento fuera del \u00e1rea;
      Dado que el TDoA se basa en la diferencia horaria de llegada de la se\u00f1al, suele emplearse un algoritmo hiperb\u00f3lico que convierte la diferencia horaria de llegada en una diferencia de distancia. La limitaci\u00f3n del algoritmo hiperb\u00f3lico determina que la precisi\u00f3n de posicionamiento sea alta en el \u00e1rea cubierta por los anclajes, mientras que la precisi\u00f3n de posicionamiento sea relativamente baja fuera de ella. En entornos complejos, como las centrales el\u00e9ctricas, el sistema presenta grandes dificultades de implementaci\u00f3n, lo que dificulta el uso del posicionamiento TDoA para satisfacer las necesidades de la aplicaci\u00f3n. En este modo, se puede utilizar ToF o TDoA combinado con AoA.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t\tCap\u00edtulo 5\n\t\t\t\t\t<\/p>

      Soluci\u00f3n de posicionamiento UWB basada en LoRaWAN<\/h2>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Este cap\u00edtulo presenta el dispositivo relacionado y la teor\u00eda sobre c\u00f3mo funciona el sistema.<\/p>\n