{"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\/it\/tecnologia-di-posizionamento-uwb\/","title":{"rendered":"Tecnologia di posizionamento UWB"},"content":{"rendered":"
\n\t\t\t\t\t\t
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Tecnologia di posizionamento UWB<\/h1>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Questo whitepaper introduce principalmente il principio, la selezione dello schema e i metodi di implementazione<\/p>\n

della tecnologia di posizionamento a banda ultralarga UWB in diversi scenari applicativi.<\/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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Attualmente, le principali tecnologie di posizionamento possono essere suddivise in quattro tipologie in base ai loro principi:<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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

Suono, Luce, Elettromagnetismo e UWB<\/p>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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

Questo documento di progettazione elenca i principali vantaggi e svantaggi di ciascun principio dopo un'analisi di base. Il documento illustra principalmente la progettazione del sistema e il metodo di implementazione dell'utilizzo della tecnologia di posizionamento a banda ultralarga UWB per il posizionamento.<\/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\tCapitolo 1\n\t\t\t\t\t<\/p>

Principio di posizionamento<\/h2>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

In linea di principio, gli attuali metodi di posizionamento includono principalmente suono, luce, elettricit\u00e0 e magnetismo. Esiste anche la navigazione inerziale, ma poich\u00e9 la tecnologia non \u00e8 sufficientemente matura e gli scenari applicativi sono limitati, non verr\u00e0 discussa in questa sede.<\/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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Suono<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Misura principalmente la distanza registrando il tempo di volo delle onde ultrasoniche nell'aria. Un trasmettitore tipico \u00e8 un altoparlante e il ricevitore \u00e8 un microfono (come un telefono cellulare). Il trasmettitore invia informazioni fisse e il ricevitore calcola il tempo di trasmissione dei dati e lo converte in distanza. Quindi, esegue il posizionamento utilizzando metodi a due o tre punti.<\/br><\/br><\/p>\n

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

Ha un'altissima precisione di posizionamento, che raggiunge il centimetro. Ha anche una struttura relativamente semplice, una certa capacit\u00e0 di penetrazione e una forte capacit\u00e0 anti-interferenza dell'onda ultrasonica stessa.<\/br><\/br><\/p>\n

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

L'attenuazione dell'aria \u00e8 elevata e non \u00e8 adatta per eventi su larga scala; l'effetto multipath e la propagazione fuori dalla linea di vista causano errori significativi nella misurazione della riflessione, rendendo necessaria un'analisi e un calcolo accurati delle strutture hardware sottostanti; inoltre, il costo \u00e8 troppo elevato.<\/br><\/br><\/p>\n

Ambito di applicazione:<\/strong><\/span><\/p>\n

La tecnologia di posizionamento a ultrasuoni \u00e8 ampiamente utilizzata nelle penne digitali e nell'esplorazione offshore. Questa tecnologia di posizionamento indoor viene utilizzata anche per il posizionamento di oggetti in officine automatizzate.<\/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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Posizionamento della luce visibile<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Questa tecnologia pu\u00f2 essere sviluppata6 con luci a LED. Le luci emettono segnali lampeggianti ad alta frequenza. Dopo averli ricevuti, il ricevitore calcola il tempo di volo per misurare la distanza e quindi ottiene le informazioni sulla posizione.<\/p>\n

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

Ampia gamma dinamica, in grado di comunicare ad alta velocit\u00e0.<\/p>\n

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

A causa della breve lunghezza d'onda della luce e della scarsa capacit\u00e0 di diffrazione, \u00e8 facile che venga bloccata. Un'altra possibilit\u00e0 \u00e8 quella di utilizzare il riconoscimento delle immagini per confrontare le informazioni tempestive con quelle presenti nel database per il posizionamento. Lo svantaggio \u00e8 che l'elaborazione delle immagini richiede molto tempo e il consumo energetico \u00e8 elevato.<\/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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Posizionamento del campo magnetico<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

La Terra stessa \u00e8 un magnete gigante, che crea un campo magnetico fondamentale tra i poli geografici nord e sud. Tuttavia, il campo magnetico terrestre pu\u00f2 essere disturbato da oggetti metallici, soprattutto negli edifici con strutture in cemento armato. I materiali da costruzione (strutture metalliche) interferiscono e distorcono il campo magnetico originale, conferendo a ogni edificio una struttura magnetica unica. In altre parole, all'interno degli edifici si forma un campo magnetico interno regolare.<\/br><\/br><\/p>\n

Raccogliendo in anticipo le informazioni sul campo magnetico e confrontandole con quelle raccolte dal magnetometro di un localizzatore (come un telefono cellulare), possiamo ottenere informazioni precise sulla posizione. Teoricamente, la differenza di campo magnetico in diverse posizioni \u00e8 dell'ordine dei microsecondi, un valore non rilevabile dai normali strumenti di misurazione. Tuttavia, questo campo magnetico interno distorto dall'interferenza dell'edificio amplifica la differenza del segnale magnetico, rendendo possibile l'acquisizione di dati magnetici in ambienti chiusi e migliorando indirettamente la precisione di posizionamento. Poich\u00e9 il modello di campo magnetico di ogni piccolo spazio della stanza \u00e8 unico, il telefono cellulare pu\u00f2 essere posizionato con precisione confrontando le caratteristiche del campo magnetico dell'area con il database del campo magnetico nel sistema, solitamente con una precisione di circa 2 metri.<\/br><\/br><\/p>\n

Tuttavia, se la disposizione degli edifici vicini cambia, ad esempio a causa del movimento dei veicoli, anche il campo magnetico varier\u00e0 e la precisione sar\u00e0 difficile da valutare. Questo metodo richiede una frequente calibrazione del campo magnetico e non \u00e8 raccomandato.<\/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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Posizionamento delle onde elettromagnetiche<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Potenza del segnale<\/h4>\n

Un'applicazione tipica \u00e8 un localizzatore Bluetooth + gateway Bluetooth, che pu\u00f2 essere localizzato calcolando la potenza del segnale. Sia il sistema B-Fixed che il sistema B-Mobile della nostra azienda utilizzano questo schema. I suoi principali vantaggi sono il basso costo e la semplicit\u00e0 di configurazione, ma la precisione \u00e8 di soli 2-3 metri al massimo. Viene utilizzato principalmente per il posizionamento regionale di risorse e personale.<\/p>\n

AoA<\/h4>\n

Di solito si parla di tecnologia Bluetooth Angle of Arrive.<\/p>\n

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

Basso costo del terminale, necessit\u00e0 di implementare un solo gateway e alta precisione di posizionamento.<\/p>\n

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

Copertura limitata e raggio di copertura pari all'altezza del gateway. Il gateway deve essere posizionato con precisione e non pu\u00f2 essere scosso durante l'uso. In caso contrario, l'effetto di posizionamento verr\u00e0 compromesso.<\/p>\n

UWB<\/h4>\n

La DARPA e la FCC hanno proposto definizioni diverse per UWB, ma solo con sottili differenze nei parametri.<\/p>\n

\"UWB<\/p>\n

Specifiche degli impulsi stretti in banda base UWB:<\/p>\n

IR-UWB (Radio a impulsi-UWB):<\/h4>\n

Trasmette direttamente attraverso l'antenna senza modulare l'onda sinusoidale. Questo tipo di sistema \u00e8 semplice, in tempo reale, economico, a basso consumo, anti-multipath e con un'ottima penetrazione. \u00c8 stato successivamente adottato dallo standard 802.15.4a.<\/p>\n

Modulazione portante passa-banda:<\/h4>\n

DS-UWB (Direct Sequence Code Division Multiple Access) e MB-UWB (Multiple Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing).<\/p>\n

Tra questi, IR-UWB definisce due livelli fisici nella specifica IEEE 802.15.4a-2007: uno \u00e8 la tecnologia CSS (fornita dalla tedesca Nanotron, che lavora a 2,4 G, tecnologia di posizionamento a banda stretta) e l'altro \u00e8 la tecnologia 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\"Tecnologia\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

Struttura del carico utile UWB:<\/b>\"Table<\/p>

Modulazione<\/strong><\/p>

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

Combina BPM (modulazione di posizione burst) e BPSK (Binary Phase Shift Keying).<\/p>

Banda di frequenza\/canale di lavoro:<\/strong><\/p>

La tabella di distribuzione della banda di frequenza disponibile a livello globale \u00e8 la seguente<\/p>

\"Table<\/p>

\"UWB<\/p>

Divisione Canale<\/strong><\/p>

\"Table<\/p>

La divisione dei canali prevede due tipi di canali: 500 MHz e 1 GHz. Attualmente, vengono utilizzati principalmente i canali da 500 MHz, ovvero i canali 1, 2, 3 e 5.<\/p>

Potenza di uscita e regolazioni:<\/strong><\/p>

Secondo le normative FCC, il limite massimo \u00e8 -41 dBm\/MHz.<\/p>

\"Output<\/div>

\u00a0<\/p>

Le regole del potere in Cina:<\/strong><\/p>

\"Table<\/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\tCapitolo 2\n\t\t\t\t\t<\/p>

Tecnologie di posizionamento a confronto<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Confronto tra posizionamento UWB e posizionamento AoA Bluetooth<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

\"Comparison<\/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

Confronto tra posizionamento UWB-AoA e Bluetooth AoA<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

\"AOA<\/p>\n

Confronto dei principi:<\/h4>\n

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

Questo metodo misura solo l'angolo del segnale da un singolo gateway, non la distanza. Presuppone inoltre che l'altezza del tracker sia fissa e proietta la sua posizione dall'intersezione angolo-altezza. Sollevare e abbassare il tracker pu\u00f2 compromettere seriamente la precisione del posizionamento.<\/p>\n

UWB-AoA:<\/strong><\/span><\/p>\n

Questo metodo misura sia l'angolo che la distanza con una precisione centimetrica, il che lo rende pi\u00f9 preciso. Pu\u00f2 anche localizzare il tracker in tre dimensioni.<\/p>\n

Confronto delle antenne:<\/h4>\n

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

Questo metodo utilizza un array di antenne, solitamente composto da 16 o 64 antenne, e commutatori RF per calcolare l'angolo di arrivo e la distanza del segnale da pi\u00f9 tempi di arrivo. La complessa progettazione dell'array di antenne impedisce la miniaturizzazione del gateway Bluetooth AoA. Il gateway presenta inoltre rigorosi requisiti di installazione e un'area di copertura limitata, pari a circa 1-2 volte il raggio di altezza.<\/p>\n

UWB-AoA:<\/strong><\/span><\/p>\n

Questo metodo utilizza solitamente due antenne e il metodo di differenza di fase PDoA per calcolare l'angolo ottimale. PDoA richiede che la distanza tra le due antenne riceventi sia espressa in lunghezza d'onda, ovvero \u03bb\/2. Per il canale 5 (6489,6 MHz), le antenne di ancoraggio sono distanti 2,08 cm, mentre per il canale 9 sono ancora pi\u00f9 vicine. Ci\u00f2 consente la miniaturizzazione di PDoA, che pu\u00f2 essere utilizzata in scenari come smartphone, serrature intelligenti e controller per la domotica.<\/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\tCapitolo 3\n\t\t\t\t\t<\/p>

Tecnologia UWB<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Caratteristiche UWB<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
    \n
  1. UWB copre 3G~5G, 6G~10G, un totale di bande di frequenza 7G e ha un singolo canale
    larghezza di banda superiore a 500 MHz.<\/li>\n
  2. Bassa potenza. Secondo la FCC e altre normative, la sua potenza di uscita \u00e8 limitata a -41 dBm\/MHz. Basata su un singolo canale da 500 MHz, la sua potenza di canale \u00e8 di -14,3 dBm.<\/li>\n
  3. L'impulso ultrabreve, della durata di pochi decimi di nanosecondo.<\/li>\n
  4. Penetrazione del muro: pu\u00f2 penetrare efficacemente i muri, ma causer\u00e0 una certa attenuazione del segnale.<\/li>\n<\/ol>\n

    La tabella seguente mostra l'attenuazione del segnale causata dalla penetrazione nella parete quando si lavora sul canale 2 (con 4 GHz come frequenza centrale).<\/p>\n

    \"UWB<\/p>\n

    Identificazione multipercorso<\/b><\/p>\n

    \"Multipath<\/p>\n

    Le onde elettromagnetiche possono viaggiare direttamente dal trasmettitore al ricevitore, oppure possono essere riflesse verso il bersaglio. Nella comunicazione a banda stretta, solitamente viene elaborato il segnale con la maggiore intensit\u00e0, che potrebbe non essere il primo segnale ad arrivare.<\/p>\n

    Nella comunicazione UWB, il primo segnale in arrivo (First Path) pu\u00f2 essere identificato con precisione in base alla differenza di tempo. Tuttavia, quando arriva direttamente o penetrante, possiamo solo presumere che il primo segnale multipath sia il segnale diretto di cui abbiamo bisogno.<\/p>\n

    Come tutte le altre onde elettromagnetiche, la UWB non pu\u00f2 penetrare il metallo.<\/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

    Precisione<\/h3>\t\t\t\t
    \n\t\t\t\t\t

    L'accuratezza riguarda principalmente tre aspetti: accuratezza della misurazione della distanza, accuratezza della sincronizzazione temporale e accuratezza del posizionamento. L'accuratezza della misurazione della distanza \u00e8 influenzata principalmente da due fattori: l'algoritmo di misurazione della distanza e l'accuratezza dell'orologio utilizzato.<\/p>\n

      \n
    1. Precisione della misurazione:<\/strong><\/span> DS-TWR riduce al minimo l'errore causato dalla deviazione dell'orologio.<\/li>\n
    2. Precisione della sincronizzazione temporale:<\/strong> <\/span>Nel sistema di misurazione della distanza, un oscillatore a cristallo compensato in temperatura (TCXO) con clock da 0,5 PPM
      pu\u00f2 essere utilizzato per ottenere una maggiore precisione. La precisione della misurazione pu\u00f2 essere controllata entro 10 cm.
      La precisione pu\u00f2 essere migliorata utilizzando TCXO.\n

      In una rete wireless UWB sistema di posizionamento<\/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

      Rispetto al metodo di sincronizzazione cablato, un sistema wireless \u00e8 molto pi\u00f9 semplice e pu\u00f2 essere espanso senza limiti, senza essere vincolato dalla distanza cablata. Semplifica inoltre la difficolt\u00e0 di implementazione del progetto.<\/li>\n

    3. Precisione di posizionamento:<\/strong><\/span> Ha una precisione di 30 cm. La precisione di posizionamento del sistema \u00e8 influenzata da vari <\/li>\n<\/ol>\n

      fattori ambientali, non solo la precisione di misurazione della distanza di 10 cm. La precisione di posizionamento di 10 cm pu\u00f2 essere raggiunta solo in un ambiente ideale, senza alcuna interferenza in laboratorio. Qualsiasi disturbo del segnale pu\u00f2 causare deviazioni al 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\tCapitolo 4\n\t\t\t\t\t<\/p>

      Informazioni sul posizionamento<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Caratteristiche UWB<\/h3>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      La dimensione di posizionamento viene scelta in base al caso d'uso e alla situazione in loco. La scena a zero dimensioni viene utilizzata principalmente per il rilevamento di ingressi e uscite. La scena unidimensionale \u00e8 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 sar\u00e0 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.<\/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

      Zero-Dimensionale<\/h4><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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      \n\t\t\t\t\t
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      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

      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.<\/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\"Zero\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

      Monodimensionale<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Il posizionamento unidimensionale pu\u00f2 essere ottenuto utilizzando la tecnologia ToF, TDoA o AoA combinata.<\/p>\n

      Anche quando il tracker UWB non si trova sulla linea retta che collega i due ancoraggi, pu\u00f2 trovarsi su quella linea retta.<\/p>\n

      Posizione attuale:<\/p>\n

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

      \"Actual<\/p>\n

      Risultato del posizionamento:<\/strong><\/p>\n

      \"Positioning<\/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

      Bidimensionale<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Il posizionamento bidimensionale mostrer\u00e0 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.<\/p>\n

      \"Two<\/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

      Tridimensionale<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      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.<\/p>\n

      \"Three<\/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

      Metodo di posizionamento<\/h3>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Attualmente, il posizionamento UWB utilizza principalmente il metodo TOF ranging, il metodo TDoA e il posizionamento AoA. I primi due metodi funzionano indipendentemente, mentre il secondo metodo AoA \u00e8 solitamente combinato 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

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

      Il posizionamento ToF si basa sulla distanza. Il tracker UWB avvia la distanza con ogni ancora da posizionare. Una volta completata la distanza, viene calcolata la posizione. Per la modalit\u00e0 zero dimensionale, \u00e8 necessario effettuare la distanza con una sola ancora, per la modalit\u00e0 unidimensionale, \u00e8 necessario effettuare la distanza con almeno due ancora, per la modalit\u00e0 bidimensionale, in genere sono necessarie tre o pi\u00f9 ancora per la distanza, ma in alcune modalit\u00e0 speciali, due ancora sono sufficienti. Per la modalit\u00e0 tridimensionale, \u00e8 necessario effettuare la distanza con quattro ancora.<\/p>\n

      Nei casi unidimensionali, l'ancoraggio viene posizionato in alto e si procede con un solo ancoraggio per ottenere un posizionamento unidimensionale.<\/p>\n

      \"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\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

      Nei casi unidimensionali, \u00e8 possibile misurare la distanza con solo due ancore:<\/p>

      \"For<\/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

      Posizionamento bidimensionale:<\/p>

      \"UWB<\/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

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

      Il posizionamento TDoA consiste nel determinare la posizione del bersaglio rilevando la differenza temporale assoluta tra l'arrivo dei segnali a due ancore o a diverse unit\u00e0 antenna, anzich\u00e9 il tempo di volo di arrivo. Questo riduce i requisiti di sincronizzazione temporale tra la sorgente del segnale e ciascuna ancora di monitoraggio, ma aumenta i requisiti di sincronizzazione temporale tra le ancore. \u00c8 possibile rilevare due TDoA utilizzando tre ancore diverse e il localizzatore mobile si trova all'intersezione delle iperboli definite dalle due TDoA.<\/p>\n

      \"For<\/p>\n

      Il vantaggio del TDoA \u00e8 che il numero di comunicazioni per un posizionamento \u00e8 significativamente ridotto e offre anche una maggiore precisione rispetto al ToA. Tuttavia, questo tipo di posizionamento dipende dalla propagazione delle onde e l'errore di clock intrinseco di 1 ns pu\u00f2 causare un errore di distanza di 30 cm. Pertanto, i clock di ciascuna ancora devono essere rigorosamente sincronizzati. Ed \u00e8 molto costoso costruire un sistema di sincronizzazione preciso con spaziature relativamente ampie.<\/p>\n

      Esistono due tipi di sincronizzazione temporale:<\/strong><\/p>\n

      Una soluzione \u00e8 quella di utilizzare connessioni cablate, che possono raggiungere una precisione di sincronizzazione di 0,1 ns, ma aumentano la complessit\u00e0 e i costi di manutenzione e costruzione della rete. Inoltre, richiedono un cavo dedicato (ad esempio Ethernet) per sincronizzare l'orologio, il che \u00e8 altrettanto costoso.<\/p>\n

      L'altra \u00e8 la connessione wireless, che pu\u00f2 raggiungere una precisione di sincronizzazione di 0,25 ns, leggermente inferiore a quella cablata, ma il sistema \u00e8 relativamente semplice. Il gateway di posizionamento necessita solo di alimentazione e il ritorno dei dati pu\u00f2 avvenire tramite WiFi, LoRa o Ethernet, il che riduce efficacemente i costi.<\/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

      Posizionamento AoA<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Il posizionamento dell'angolo di arrivo (AoA) si basa generalmente sulla differenza di fase tra i segnali, ma non viene spesso utilizzato da solo perch\u00e9 l'AoA presenta un problema di risoluzione angolare, il che significa che la precisione del posizionamento peggiora all'aumentare della distanza dall'ancora.<\/p>\n

      L'AoA pu\u00f2 essere utilizzato insieme al Time of Flight (ToF) per il posizionamento. In questa modalit\u00e0, possiamo utilizzare un'ancora per il posizionamento.<\/p>\n

      \"UWB<\/p>\n

      \u00c8 anche possibile che due ancore raggiungano il posizionamento tramite AoA<\/p>\n

      \"two<\/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

      Modalit\u00e0 di posizionamento e consumo energetico<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Confronteremo principalmente il consumo energetico delle modalit\u00e0 ToF e TDoA. Nella modalit\u00e0 ToF, il tracker UWB misura la distanza con ciascuna ancora separatamente e richiede pi\u00f9 classificazioni. Generalmente, un rilevamento richiede pi\u00f9 di 5 ms. Per il posizionamento TDoA, il tracker UWB deve solo inviare un messaggio per completare il posizionamento. Generalmente, impiega meno di 0,5 ms dalla preparazione all'invio e consuma molta meno energia rispetto alla modalit\u00e0 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

      Fattori ambientali<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Esistono molti fattori ambientali e i pi\u00f9 tipici sono il posizionamento intra-area e il posizionamento fuori area;
      Poich\u00e9 il TDoA si basa sulla differenza di tempo di arrivo del segnale, solitamente utilizza un algoritmo iperbolico, che viene generalmente utilizzato dopo aver convertito la differenza di tempo di arrivo in una differenza di distanza. Il limite dell'algoritmo iperbolico determina che la precisione di posizionamento \u00e8 elevata nell'area coperta dalle ancore, mentre \u00e8 relativamente scarsa al di fuori di tale area. In ambienti complessi come le centrali elettriche, il sistema incontra grandi difficolt\u00e0 di implementazione ed \u00e8 difficile utilizzare il posizionamento TDoA per soddisfare le esigenze applicative. In questa modalit\u00e0, possiamo utilizzare il ToF o il TDoA combinato con l'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
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      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t\tCapitolo 5\n\t\t\t\t\t<\/p>

      Soluzione di posizionamento UWB basata su LoRaWAN<\/h2>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      In questo capitolo vengono presentati il dispositivo correlato e la teoria sul funzionamento del sistema.<\/p>\n