Che cosa è UWB?
"UWB" è l'acronimo di "Ultra Wide Band" (banda ultra larga): si tratta di una tecnologia radio in grado di utilizzare un livello di energia molto basso per comunicazioni a corto raggio e ad alta larghezza di banda su un'ampia porzione dello spettro radio.
Come funziona?
In questa soluzione, Tracciatore UWB verrà allegato all'oggetto che desideri tracciare e Ancora UWB verrà installato a una certa altezza. Attualmente, il posizionamento UWB utilizza principalmente il metodo TOF (TooF ranging), il metodo TDoA (Total Doppler) e il posizionamento AoA (AoA). I primi due metodi funzionano indipendentemente, mentre il secondo metodo AoA è solitamente combinato con ToF o TDoA.
Il posizionamento ToF si basa sulla distanza. Il tracker UWB avvia la distanza con ogni ancora che deve essere posizionata. Una volta completata la distanza, viene calcolata la posizione. Per la modalità zero-dimensionale, è necessario effettuare la distanza con una sola ancora, per la modalità unidimensionale, è necessario effettuare la distanza con almeno due ancora, per la modalità bidimensionale, in genere sono necessarie tre o più ancora per la distanza, ma in alcune modalità speciali, due ancora sono sufficienti. Per la modalità tridimensionale, è necessario effettuare la distanza con quattro ancora.
Punti salienti dell'UWB:
1. La UWB copre le bande di frequenza 3G~5G, 6G~10G, un totale di 7G e ha una larghezza di banda del singolo canale di oltre 500 MHz.
2. Bassa potenza. Secondo la FCC e altre normative, la sua potenza di uscita è limitata a -41 dBm/MHz. Basata su un singolo canale da 500 MHz, la sua potenza di canale è di -14,3 dBm.
3. L'impulso ultrabreve, della durata di pochi decimi di nanosecondo.
4. Penetrazione del muro: può penetrare efficacemente i muri, ma causerà una certa attenuazione del segnale.
La dimensione di posizionamento viene scelta in base al caso d'uso e alla situazione in loco. La scena zero-dimensionale viene utilizzata principalmente per il rilevamento di ingressi e uscite. La scena unidimensionale è principalmente una scena con un rapporto d'aspetto sproporzionato, come una scena di tunnel, e funziona anche in una fabbrica. In una scena unidimensionale, il bersaglio posizionato sarà allineato a una linea. La scena 2D serve a localizzare le coordinate XY senza informazioni sull'altezza, mentre la scena 3D ha informazioni sull'altezza. Tuttavia, richiede che l'ancoraggio abbia una differenza di altezza durante l'installazione del sistema per garantire una certa precisione dell'asse Z.
Zero-Dimensionale:
Nel posizionamento UWB, per ottenere un posizionamento a zero dimensionale migliore si ricorre generalmente al ranging, che viene utilizzato per limitare la distanza, ad esempio la distanza di un dispositivo da un punto di ancoraggio. Si considera che sia entrato nell'area a zero dimensionale.
Monodimensionale:
Nel posizionamento UWB, per ottenere un posizionamento a zero dimensionale migliore si ricorre generalmente al ranging, che viene utilizzato per limitare la distanza, ad esempio la distanza di un dispositivo da un punto di ancoraggio. Si considera che sia entrato nell'area a zero dimensionale.
Posizione attuale:
Risultato del posizionamento:
Bidimensionale:
Il posizionamento bidimensionale mostrerà le coordinate XY della posizione di destinazione. Se gli ancoraggi sono installati alla stessa altezza, i risultati del posizionamento non saranno influenzati dall'altezza di installazione dei tracker.
Tridimensionale:
Il risultato del posizionamento tridimensionale sono le coordinate XYZ del bersaglio. Esistono due metodi per ottenere questo risultato. Uno si basa sulla misurazione della distanza, che richiede una differenza di altezza tra gli ancoraggi. L'altro si basa sull'AoA, che richiede un'elevata risoluzione angolare sull'asse Z per garantire la precisione della coordinata Z.
Precisione del posizionamento UWB
La precisione coinvolge principalmente tre aspetti: precisione della misurazione, precisione della sincronizzazione temporale,
e precisione di posizionamento. La precisione di misurazione della distanza è influenzata principalmente da due fattori: l'algoritmo di misurazione della distanza e la precisione dell'orologio utilizzato.
1. Precisione della misurazione:
DS-TWR riduce al minimo l'errore causato dalla deviazione dell'orologio.
2. Precisione della sincronizzazione temporale:
Nel sistema di misurazione della distanza, è possibile utilizzare un oscillatore a cristallo compensato in temperatura (TCXO) con clock da 0,5 ppm per ottenere una maggiore precisione. La precisione della misurazione della distanza può essere controllata entro 10 cm. L'utilizzo del TCXO può migliorare ulteriormente la precisione.
In un sistema di posizionamento wireless UWB, sono supportati sia il ranging che il TDoA. Nel TDoA, tutti i posizionamenti portali devono essere sincronizzati in modalità wireless. Il sistema ha una precisione di sincronizzazione di 0,3 ns.
Rispetto al metodo di sincronizzazione cablato, un sistema wireless è molto più semplice e può essere espanso senza limiti, senza essere vincolato dalla distanza cablata. Semplifica inoltre la difficoltà di implementazione del progetto.
2. Precisione di posizionamento:
Ha una precisione di 30 cm. La precisione di posizionamento del sistema è influenzata da vari fattori ambientali, non solo dalla precisione di misurazione della distanza di 10 cm. La precisione di posizionamento di 10 cm può essere raggiunta solo in un ambiente ideale, senza interferenze in laboratorio. Qualsiasi disturbo del segnale può causare deviazioni al sistema.
Dispositivo coinvolto
Ancora UWB:
Promuove messaggi di localizzazione tramite localizzatore. Alimentato a batteria, durata della batteria 5 anni.
Tracciatore UWB:
Riceve periodicamente messaggi radio e si collega all'ancora. Alimentato a batteria.
Gateway LoRaWAN:
Invia fari messaggi a tutte le ancore e ai tracker per sincronizzare l'orologio e ricevere messaggi sulla distanza dai tracker.
Server:
Utilizza le informazioni sulla distanza e le coordinate dell'ancora per calcolare la posizione dei tracker. Il server viene utilizzato anche per configurare l'ancora e il tracker, calibrare la posizione dell'ancora e fungere da motore di posizionamento.
Ancora UWB
Pubblicizza i messaggi beacon
L'ancoraggio Lansitec UWB è progettato utilizzando LoRaWAN e tecnologie UWB. Funziona con l'ambiente circostante Tracker UWB per calcolare le distanze tra i dispositivi, sincronizza regolarmente l'ora con altri ancoraggi e trasmette i dati del battito cardiaco al gateway LoRaWAN.
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Gateway LoRaWAN
Sincronizza l'orologio e ricevi messaggi di distanza
Lansitec Gateway LoRaWAN per interni È un prodotto ideale per l'installazione in ambienti interni, grazie alla connettività Ethernet integrata che ne semplifica la configurazione. Inoltre, è dotato di una configurazione Wi-Fi integrata (che supporta la banda a 2,4 GHz) che consente una facile configurazione tramite la modalità AP Wi-Fi predefinita.
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Tracciatore di badge UWB
Ricevi messaggi e varia
Il Lansitec Tracciatore di badge UWB È progettato utilizzando le tecnologie LoRaWAN e UWB. Calcola la distanza tramite ancore e inoltra le informazioni sulla distanza a un gateway LoRaWAN per calcolarne la posizione sul server. La precisione può arrivare fino a 10 cm.
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Tracciatore di contenitori UWB
Ricevi messaggi e varia
Il Lansitec Tracciatore di contenitori UWB È progettato utilizzando le tecnologie LoRaWAN e UWB. Calcola la distanza tramite ancore e inoltra le informazioni sulla distanza a un gateway LoRaWAN per calcolarne la posizione sul server. La precisione può arrivare fino a 10 cm.
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Tracker di gestione patrimoniale UWB
Ricevi messaggi e varia
Il Lansitec Tracker di gestione patrimoniale UWB È progettato utilizzando le tecnologie LoRaWAN e UWB. Calcola la distanza tramite ancore e inoltra le informazioni sulla distanza a un gateway LoRaWAN per calcolarne la posizione sul server. La precisione può arrivare fino a 10 cm.
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