{"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\/pt\/tecnologia-de-posicionamento-uwb\/","title":{"rendered":"Tecnologia de Posicionamento UWB"},"content":{"rendered":"
\n\t\t\t\t\t\t
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Tecnologia de Posicionamento UWB<\/h1>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Este whitepaper apresenta principalmente o princ\u00edpio, a sele\u00e7\u00e3o do esquema e os m\u00e9todos de implementa\u00e7\u00e3o<\/p>\n

da tecnologia de posicionamento de banda ultralarga UWB em diferentes cen\u00e1rios de aplica\u00e7\u00e3o.<\/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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Atualmente, as principais tecnologias de posicionamento podem ser divididas em quatro tipos com base em seus princ\u00edpios:<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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

Som, Luz, Eletromagn\u00e9tico e 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 projeto lista as principais vantagens e desvantagens de cada princ\u00edpio ap\u00f3s uma an\u00e1lise b\u00e1sica. O documento explica principalmente o projeto do sistema e o m\u00e9todo de implementa\u00e7\u00e3o do uso da tecnologia de posicionamento de banda ultralarga UWB para posicionamento.<\/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>

Princ\u00edpio de Posicionamento<\/h2>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Em princ\u00edpio, os m\u00e9todos de posicionamento atuais incluem principalmente som, luz, eletricidade e magnetismo. H\u00e1 tamb\u00e9m a navega\u00e7\u00e3o inercial, mas como a tecnologia n\u00e3o \u00e9 suficientemente madura e os cen\u00e1rios de aplica\u00e7\u00e3o s\u00e3o limitados, ela n\u00e3o ser\u00e1 discutida aqui.<\/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

Som<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Ele mede a dist\u00e2ncia principalmente coletando o tempo de voo das ondas ultrass\u00f4nicas no ar. Um transmissor t\u00edpico \u00e9 um alto-falante e o receptor \u00e9 um microfone (como um celular). O transmissor envia informa\u00e7\u00f5es fixas, e o receptor calcula o tempo de transmiss\u00e3o dos dados e o converte em dist\u00e2ncia. Em seguida, realiza o posicionamento usando m\u00e9todos de dois ou tr\u00eas pontos.<\/br><\/br><\/p>\n

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

Possui alt\u00edssima precis\u00e3o de posicionamento, chegando a cent\u00edmetros. Possui tamb\u00e9m uma estrutura relativamente simples, certa capacidade de penetra\u00e7\u00e3o e forte capacidade anti-interfer\u00eancia da pr\u00f3pria onda ultrass\u00f4nica.<\/br><\/br><\/p>\n

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

A atenua\u00e7\u00e3o do ar \u00e9 alta e n\u00e3o \u00e9 adequada para eventos de grande escala, o efeito multipercurso e a propaga\u00e7\u00e3o fora da linha de vis\u00e3o causam erros significativos no alcance da reflex\u00e3o, causando a necessidade de an\u00e1lise e c\u00e1lculo precisos das instala\u00e7\u00f5es de hardware subjacentes, e o custo \u00e9 muito alto.<\/br><\/br><\/p>\n

\u00c2mbito de aplica\u00e7\u00e3o:<\/strong><\/span><\/p>\n

A tecnologia de posicionamento ultrass\u00f4nico \u00e9 amplamente utilizada em canetas digitais e explora\u00e7\u00e3o offshore. Essa tecnologia de posicionamento interno tamb\u00e9m \u00e9 usada para posicionamento de objetos em oficinas aut\u00f4nomas.<\/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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Posicionamento de luz vis\u00edvel<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Essa tecnologia pode ser desenvolvida6 por luzes LED. As luzes emitem sinais intermitentes de alta frequ\u00eancia. Ap\u00f3s receb\u00ea-los, o receptor calcula o tempo de voo para medir a dist\u00e2ncia e, em seguida, obt\u00e9m as informa\u00e7\u00f5es de localiza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

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

Grande alcance din\u00e2mico, capaz de comunica\u00e7\u00e3o de alta taxa.<\/p>\n

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

Devido ao curto comprimento de onda da luz e \u00e0 baixa capacidade de difra\u00e7\u00e3o, \u00e9 f\u00e1cil ser bloqueado. A outra op\u00e7\u00e3o \u00e9 usar o reconhecimento de imagem para comparar informa\u00e7\u00f5es de imagem atuais com as do banco de dados para posicionamento. A desvantagem \u00e9 que o processamento da imagem leva muito tempo e o consumo de energia \u00e9 alto.<\/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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Posicionamento do campo magn\u00e9tico<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

A pr\u00f3pria Terra \u00e9 um \u00edm\u00e3 gigante, criando um campo magn\u00e9tico fundamental entre os polos geogr\u00e1ficos norte e sul. No entanto, esse campo magn\u00e9tico terrestre pode ser perturbado por objetos met\u00e1licos, especialmente em edif\u00edcios com estruturas de concreto armado. Os materiais de constru\u00e7\u00e3o (estruturas met\u00e1licas) interferem e distorcem o campo magn\u00e9tico original, fazendo com que cada edif\u00edcio tenha uma textura magn\u00e9tica \u00fanica. Em outras palavras, um campo magn\u00e9tico interno regular \u00e9 formado dentro dos edif\u00edcios.<\/br><\/br><\/p>\n

Coletando antecipadamente as informa\u00e7\u00f5es do campo magn\u00e9tico no campo e comparando-as com as informa\u00e7\u00f5es coletadas pelo magnet\u00f4metro em um rastreador (como um celular), podemos obter informa\u00e7\u00f5es precisas de localiza\u00e7\u00e3o. Teoricamente, a diferen\u00e7a do campo magn\u00e9tico em diferentes locais \u00e9 de microssegundos, o que \u00e9 indetect\u00e1vel por instrumentos de medi\u00e7\u00e3o comuns. No entanto, esse campo magn\u00e9tico interno distorcido pela interfer\u00eancia do edif\u00edcio aumenta a diferen\u00e7a do sinal magn\u00e9tico, tornando poss\u00edvel a aquisi\u00e7\u00e3o de dados magn\u00e9ticos em ambientes internos e, indiretamente, melhorando a precis\u00e3o do posicionamento. Como o padr\u00e3o do campo magn\u00e9tico de cada pequeno espa\u00e7o na sala \u00e9 \u00fanico, o celular pode ser posicionado com precis\u00e3o comparando as caracter\u00edsticas do campo magn\u00e9tico da \u00e1rea com o banco de dados de campo magn\u00e9tico do sistema, geralmente com uma precis\u00e3o de cerca de 2 metros.<\/br><\/br><\/p>\n

No entanto, se o layout dos edif\u00edcios pr\u00f3ximos mudar, como o movimento de ve\u00edculos, o campo magn\u00e9tico tamb\u00e9m mudar\u00e1, e a precis\u00e3o ser\u00e1 dif\u00edcil de avaliar. Este m\u00e9todo requer calibra\u00e7\u00e3o frequente do campo magn\u00e9tico e n\u00e3o \u00e9 recomendado.<\/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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Posicionamento de Ondas Eletromagn\u00e9ticas<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

For\u00e7a do sinal<\/h4>\n

Uma aplica\u00e7\u00e3o t\u00edpica \u00e9 um rastreador Bluetooth + gateway Bluetooth, que pode ser localizado calculando a intensidade do sinal. O sistema B-Fixed e o sistema B-Mobile da nossa empresa utilizam esse esquema. Suas principais vantagens s\u00e3o o baixo custo e a facilidade de instala\u00e7\u00e3o, mas a precis\u00e3o \u00e9 de apenas 2 a 3 metros, no m\u00e1ximo. \u00c9 usado principalmente para posicionamento regional de ativos e pessoal.<\/p>\n

AoA<\/h4>\n

Geralmente \u00e9 chamada de tecnologia Bluetooth Angle of Arrive.<\/p>\n

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

Baixo custo do terminal, necessidade de implantar apenas um gateway e alta precis\u00e3o de posicionamento.<\/p>\n

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

Cobertura limitada e o raio de cobertura \u00e9 igual \u00e0 altura do gateway. O gateway precisa fixar sua posi\u00e7\u00e3o com precis\u00e3o e n\u00e3o pode ser balan\u00e7ado durante o uso. Caso contr\u00e1rio, afetar\u00e1 o efeito de posicionamento.<\/p>\n

UWB<\/h4>\n

A DARPA e a FCC propuseram defini\u00e7\u00f5es diferentes para UWB, mas apenas com diferen\u00e7as sutis nos par\u00e2metros.<\/p>\n

\"UWB<\/p>\n

Especifica\u00e7\u00f5es de pulso estreito de banda base UWB:<\/p>\n

IR-UWB (R\u00e1dio de Impulso-UWB):<\/h4>\n

Transmite diretamente pela antena sem modular a onda senoidal. Este tipo de sistema \u00e9 simples, em tempo real, de baixo custo, baixo consumo de energia, anti-multipercurso e com boa penetra\u00e7\u00e3o. Posteriormente, foi adotado pelo padr\u00e3o 802.15.4a.<\/p>\n

Modula\u00e7\u00e3o de portadora passa-banda:<\/h4>\n

DS-UWB (Acesso M\u00faltiplo por Divis\u00e3o de C\u00f3digo de Sequ\u00eancia Direta) e MB-UWB (Multiplexa\u00e7\u00e3o por Divis\u00e3o de Frequ\u00eancia Ortogonal de Banda M\u00faltipla).<\/p>\n

Entre elas, o IR-UWB define duas camadas f\u00edsicas na especifica\u00e7\u00e3o IEEE 802.15.4a-2007: uma \u00e9 a tecnologia CSS (fornecida pela alem\u00e3 Nanotron, trabalhando em 2,4G, tecnologia de posicionamento de banda estreita) e a outra \u00e9 a 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

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

Estrutura de carga \u00fatil UWB:<\/b>\"Table<\/p>

Modula\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>

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

Ele combina BPM (modula\u00e7\u00e3o de posi\u00e7\u00e3o de rajada) e BPSK (Binary Phase Shift Keying).<\/p>

Faixa\/Canal de Frequ\u00eancia de Trabalho:<\/strong><\/p>

A tabela de distribui\u00e7\u00e3o global de bandas de frequ\u00eancia dispon\u00edveis \u00e9 a seguinte<\/p>

\"Table<\/p>

\"UWB<\/p>

Divis\u00e3o de Canal<\/strong><\/p>

\"Table<\/p>

A divis\u00e3o de canais possui dois tipos de canais: 500 MHz e 1 GHz. Atualmente, os canais de 500 MHz s\u00e3o os mais utilizados, ou seja, os canais 1, 2, 3 e 5.<\/p>

Pot\u00eancia de sa\u00edda e regulagens:<\/strong><\/p>

De acordo com os regulamentos da FCC, o limite m\u00e1ximo \u00e9 -41dBm\/MHz.<\/p>

\"Output<\/div>

\u00a0<\/p>

O poder reina na China:<\/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\tCap\u00edtulo 2\n\t\t\t\t\t<\/p>

Tecnologias de posicionamento comparadas<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Compara\u00e7\u00e3o de posicionamento UWB e posicionamento Bluetooth AoA<\/h3>\t\t\t\t
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\"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

Compara\u00e7\u00e3o de posicionamento UWB-AoA e Bluetooth AoA<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

\"AOA<\/p>\n

Compara\u00e7\u00e3o de princ\u00edpios:<\/h4>\n

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

Este m\u00e9todo mede apenas o \u00e2ngulo do sinal de um \u00fanico gateway, n\u00e3o a dist\u00e2ncia. Ele tamb\u00e9m pressup\u00f5e que a altura do rastreador seja fixa e projeta sua posi\u00e7\u00e3o a partir da intersec\u00e7\u00e3o \u00e2ngulo-altura. Levantar e abaixar o rastreador pode afetar seriamente a precis\u00e3o do posicionamento.<\/p>\n

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

Este m\u00e9todo mede tanto o \u00e2ngulo quanto a dist\u00e2ncia com precis\u00e3o centim\u00e9trica, o que \u00e9 mais preciso. Tamb\u00e9m permite localizar o rastreador em tr\u00eas dimens\u00f5es.<\/p>\n

Compara\u00e7\u00e3o de antenas:<\/h4>\n

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

Este m\u00e9todo utiliza um conjunto de antenas, geralmente com 16 ou 64 antenas, e interruptores de RF para calcular o \u00e2ngulo de chegada e a dist\u00e2ncia do sinal a partir de m\u00faltiplos tempos de chegada. O design complexo do conjunto de antenas impede que o gateway Bluetooth AoA seja miniaturizado. O gateway tamb\u00e9m possui requisitos de instala\u00e7\u00e3o rigorosos e uma \u00e1rea de cobertura limitada de cerca de 1 a 2 vezes o raio de altura.<\/p>\n

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

Este m\u00e9todo geralmente utiliza duas antenas e o m\u00e9todo de diferen\u00e7a de fase PDoA para calcular o \u00e2ngulo ideal. O PDoA requer que a dist\u00e2ncia entre as duas antenas receptoras seja igual ao comprimento de onda, ou \u03bb\/2. Para o canal 5 (6489,6 MHz), as antenas \u00e2ncora est\u00e3o a 2,08 cm de dist\u00e2ncia, e para o canal 9, elas est\u00e3o ainda mais pr\u00f3ximas. Isso permite que o PDoA seja miniaturizado, permitindo seu uso em cen\u00e1rios como smartphones, fechaduras inteligentes e controladores de casas 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>

Tecnologia UWB<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Recursos UWB<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
    \n
  1. UWB cobre 3G~5G, 6G~10G, um total de bandas de frequ\u00eancia 7G e tem um \u00fanico canal
    largura de banda de mais de 500 MHz.<\/li>\n
  2. Baixa pot\u00eancia. De acordo com a FCC e outras regulamenta\u00e7\u00f5es, sua pot\u00eancia de sa\u00edda \u00e9 limitada a -41 dBm\/MHz. Com base em um \u00fanico canal de 500 MHz, sua pot\u00eancia de canal \u00e9 de -14,3 dBm.<\/li>\n
  3. O pulso ultracurto, com dura\u00e7\u00e3o de alguns d\u00e9cimos de nanossegundo.<\/li>\n
  4. Penetrando na parede: Pode penetrar paredes de forma eficaz, mas causar\u00e1 alguma atenua\u00e7\u00e3o do sinal.<\/li>\n<\/ol>\n

    A tabela abaixo mostra a atenua\u00e7\u00e3o do sinal causada pela penetra\u00e7\u00e3o na parede ao trabalhar no canal 2 (com 4 GHz como frequ\u00eancia central).<\/p>\n

    \"UWB<\/p>\n

    Identifica\u00e7\u00e3o de multicaminhos<\/b><\/p>\n

    \"Multipath<\/p>\n

    As ondas eletromagn\u00e9ticas podem viajar diretamente do transmissor para o receptor ou podem ser refletidas para o alvo. Na comunica\u00e7\u00e3o geral de banda estreita, o sinal com maior intensidade geralmente \u00e9 processado, o que pode n\u00e3o ser o primeiro sinal a chegar.<\/p>\n

    Na comunica\u00e7\u00e3o UWB, o primeiro sinal a chegar (Primeiro Caminho) pode ser identificado com precis\u00e3o com base na diferen\u00e7a de tempo. Mas, ao chegar diretamente ou de forma penetrante, s\u00f3 podemos presumir que o primeiro sinal multicaminho \u00e9 o sinal direto que precisamos.<\/p>\n

    Como todas as outras ondas eletromagn\u00e9ticas, a UWB n\u00e3o consegue penetrar 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

    Precis\u00e3o<\/h3>\t\t\t\t
    \n\t\t\t\t\t

    A precis\u00e3o envolve principalmente tr\u00eas aspectos: precis\u00e3o de alcance, precis\u00e3o de sincroniza\u00e7\u00e3o de tempo e precis\u00e3o de posicionamento. A precis\u00e3o de alcance \u00e9 afetada principalmente por dois fatores: o algoritmo de alcance e a precis\u00e3o do rel\u00f3gio utilizado.<\/p>\n

      \n
    1. Precis\u00e3o de alcance:<\/strong><\/span> O DS-TWR minimiza o erro causado pelo desvio do rel\u00f3gio.<\/li>\n
    2. Precis\u00e3o de sincroniza\u00e7\u00e3o de tempo:<\/strong> <\/span>No sistema de alcance, um oscilador de cristal compensado por temperatura de clock de 0,5 PPM (TCXO)
      pode ser usado para obter maior precis\u00e3o. A precis\u00e3o do alcance pode ser controlada em at\u00e9 10 cm.
      A precis\u00e3o pode ser melhorada usando TCXO.\n

      Em uma rede sem fio UWB sistema de posicionamento<\/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

      Comparado ao m\u00e9todo de sincroniza\u00e7\u00e3o com fio, um sistema sem fio \u00e9 muito mais simples e pode ser expandido sem limites, sem ser limitado pela dist\u00e2ncia da rede com fio. Isso tamb\u00e9m simplifica a dificuldade de implementa\u00e7\u00e3o do projeto.<\/li>\n

    3. Precis\u00e3o de posicionamento:<\/strong><\/span> Tem uma precis\u00e3o de 30 cm. A precis\u00e3o de posicionamento do sistema \u00e9 influenciada por v\u00e1rios <\/li>\n<\/ol>\n

      fatores ambientais, n\u00e3o apenas a precis\u00e3o de medi\u00e7\u00e3o de dist\u00e2ncia de 10 cm. A precis\u00e3o de posicionamento de 10 cm s\u00f3 pode ser alcan\u00e7ada em um ambiente ideal, sem qualquer interfer\u00eancia no laborat\u00f3rio. Qualquer perturba\u00e7\u00e3o no sinal pode causar desvios no 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

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

      Sobre Posicionamento<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

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

      A dimens\u00e3o de posicionamento \u00e9 escolhida com base no caso de uso e na situa\u00e7\u00e3o no local. A cena dimensional zero \u00e9 usada principalmente para detec\u00e7\u00e3o de entrada e sa\u00edda. A cena unidimensional \u00e9 principalmente uma cena com uma propor\u00e7\u00e3o de aspecto desproporcional, como uma cena de t\u00fanel, e tamb\u00e9m funciona em uma f\u00e1brica. Em uma cena unidimensional, o alvo posicionado ser\u00e1 alinhado a uma linha. A cena 2D \u00e9 para localizar as coordenadas XY sem informa\u00e7\u00f5es de altura, enquanto a cena 3D tem informa\u00e7\u00f5es de altura. Ainda assim, \u00e9 necess\u00e1rio que a \u00e2ncora tenha uma diferen\u00e7a de altura durante a instala\u00e7\u00e3o do sistema para garantir uma certa precis\u00e3o do eixo 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-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

      No posicionamento UWB, para alcan\u00e7ar um melhor posicionamento dimensional zero, geralmente utiliza-se o alcance, que \u00e9 usado para limitar a dist\u00e2ncia, como a dist\u00e2ncia entre um dispositivo e uma \u00e2ncora. Considera-se que o posicionamento entrou na \u00e1rea dimensional zero.<\/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

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

      O posicionamento unidimensional pode ser obtido usando ToF, TDoA ou tecnologia AoA combinada.<\/p>\n

      Mesmo quando o rastreador UWB n\u00e3o estiver na linha reta que conecta as duas \u00e2ncoras, ele pode estar nessa linha reta.<\/p>\n

      Localiza\u00e7\u00e3o real:<\/p>\n

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

      \"Actual<\/p>\n

      Resultado do posicionamento:<\/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

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

      O posicionamento bidimensional mostrar\u00e1 as coordenadas XY do local de destino. Se as \u00e2ncoras forem instaladas na mesma altura, os resultados do posicionamento n\u00e3o ser\u00e3o afetados pela altura de instala\u00e7\u00e3o dos rastreadores.<\/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

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

      O resultado do posicionamento tridimensional s\u00e3o as coordenadas XYZ do alvo. Existem dois m\u00e9todos para isso. Um se baseia na medi\u00e7\u00e3o da dist\u00e2ncia, que requer uma diferen\u00e7a de altura entre as \u00e2ncoras. O outro se baseia na AoA, que requer uma alta resolu\u00e7\u00e3o angular no eixo Z para garantir a precis\u00e3o da coordenada 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

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

      Atualmente, o posicionamento UWB utiliza principalmente o alcance TOF, TDoA e posicionamento AoA. Os dois primeiros m\u00e9todos funcionam de forma independente, enquanto o \u00faltimo m\u00e9todo AoA geralmente \u00e9 combinado com ToF ou 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

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

      O posicionamento do ToF \u00e9 baseado no alcance. O rastreador UWB inicia o alcance com cada \u00e2ncora que precisa ser posicionada. Ap\u00f3s a conclus\u00e3o do alcance, a posi\u00e7\u00e3o \u00e9 calculada. Para o modo dimensional zero, ele precisa apenas de uma \u00e2ncora; para o modo unidimensional, ele precisa de pelo menos duas \u00e2ncoras; para o modo bidimensional, geralmente s\u00e3o necess\u00e1rias tr\u00eas ou mais \u00e2ncoras para o alcance, mas em alguns modos especiais, duas \u00e2ncoras s\u00e3o suficientes. Para o modo tridimensional, ele precisa de quatro \u00e2ncoras.<\/p>\n

      Para casos unidimensionais, a \u00e2ncora \u00e9 colocada no topo e varia com apenas uma \u00e2ncora para obter um posicionamento unidimensional.<\/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

      Para casos unidimensionais, voc\u00ea pode medir a dist\u00e2ncia com apenas duas \u00e2ncoras:<\/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

      Posicionamento bidimensional:<\/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

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

      O posicionamento TDoA consiste em determinar a posi\u00e7\u00e3o do alvo detectando a diferen\u00e7a de tempo absoluta entre a chegada dos sinais em duas \u00e2ncoras ou unidades de antena diferentes, em vez do tempo de voo de chegada. Isso reduz os requisitos de sincroniza\u00e7\u00e3o de tempo entre a fonte do sinal e cada \u00e2ncora de monitoramento, mas aumenta os requisitos de sincroniza\u00e7\u00e3o de tempo entre as \u00e2ncoras. Dois TDoAs podem ser detectados usando tr\u00eas \u00e2ncoras diferentes, e o rastreador m\u00f3vel est\u00e1 localizado na intersec\u00e7\u00e3o das hip\u00e9rboles definidas pelos dois TDoAs.<\/p>\n

      \"For<\/p>\n

      A vantagem do TDoA \u00e9 que o n\u00famero de comunica\u00e7\u00f5es para um posicionamento \u00e9 significativamente reduzido e tamb\u00e9m possui maior precis\u00e3o do que o ToA. No entanto, esse tipo de posicionamento depende da propaga\u00e7\u00e3o de ondas, e o erro de clock inerente de 1 ns pode causar um erro de dist\u00e2ncia de 30 cm. Portanto, os clocks de cada \u00e2ncora devem ser rigorosamente sincronizados. Al\u00e9m disso, \u00e9 muito caro construir um sistema de sincroniza\u00e7\u00e3o preciso com espa\u00e7amento relativamente grande.<\/p>\n

      Existem dois tipos de sincroniza\u00e7\u00e3o de tempo:<\/strong><\/p>\n

      Uma delas \u00e9 usar conex\u00f5es com fio, que podem atingir uma precis\u00e3o de sincroniza\u00e7\u00e3o de 0,1 ns, mas aumentam a complexidade e o custo da manuten\u00e7\u00e3o e constru\u00e7\u00e3o da rede. Al\u00e9m disso, exigem um cabo dedicado (ethernet, por exemplo) para sincronizar o rel\u00f3gio, o que tamb\u00e9m \u00e9 caro.<\/p>\n

      A outra s\u00e3o as conex\u00f5es sem fio, que podem atingir uma precis\u00e3o de sincroniza\u00e7\u00e3o de 0,25 ns, um pouco menor que a com fio, mas o sistema \u00e9 relativamente simples. O gateway de posicionamento precisa apenas de uma fonte de alimenta\u00e7\u00e3o, e o retorno de dados pode usar Wi-Fi, LoRa ou Ethernet, o que reduz efetivamente o custo.<\/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

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

      O posicionamento do \u00e2ngulo de chegada (AoA) geralmente \u00e9 baseado na diferen\u00e7a de fase entre os sinais, mas n\u00e3o costuma ser usado sozinho porque o AoA tem um problema com a resolu\u00e7\u00e3o angular, o que significa que a precis\u00e3o do posicionamento piora \u00e0 medida que a dist\u00e2ncia da \u00e2ncora aumenta.<\/p>\n

      O AoA pode trabalhar em conjunto com o intervalo de tempo de voo (ToF) para posicionamento. Neste modo, podemos usar uma \u00e2ncora para posicionamento.<\/p>\n

      \"UWB<\/p>\n

      Tamb\u00e9m \u00e9 poss\u00edvel que duas \u00e2ncoras alcancem o posicionamento atrav\u00e9s do 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

      Modo de posicionamento e consumo de energia<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Compararemos principalmente o consumo de energia dos modos ToF e TDoA. No modo ToF, o rastreador UWB mede a dist\u00e2ncia com cada \u00e2ncora separadamente, e s\u00e3o necess\u00e1rias v\u00e1rias classifica\u00e7\u00f5es. Geralmente, um intervalo leva mais de 5 ms. Para o posicionamento TDoA, o rastreador UWB precisa apenas enviar uma mensagem para concluir o posicionamento. Geralmente, leva menos de 0,5 ms da prepara\u00e7\u00e3o ao envio e consome muito menos energia do que o 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

      Fatores ambientais<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Existem muitos fatores ambientais, e os mais t\u00edpicos s\u00e3o o posicionamento intra-\u00e1rea e o posicionamento fora da \u00e1rea;
      Como o TDoA se baseia na diferen\u00e7a de tempo de chegada do sinal, ele geralmente utiliza um algoritmo hiperb\u00f3lico, geralmente utilizado ap\u00f3s a convers\u00e3o da diferen\u00e7a de tempo de chegada em diferen\u00e7a de dist\u00e2ncia. A limita\u00e7\u00e3o do algoritmo hiperb\u00f3lico determina que a precis\u00e3o do posicionamento seja alta na \u00e1rea coberta pelas \u00e2ncoras e relativamente baixa fora dessa \u00e1rea. Em ambientes complexos, como usinas de energia, o sistema enfrenta grandes dificuldades de implanta\u00e7\u00e3o, sendo dif\u00edcil utilizar o posicionamento TDoA para atender \u00e0s necessidades da aplica\u00e7\u00e3o. Nesse modo, podemos usar ToF ou TDoA combinado com 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>

      Solu\u00e7\u00e3o de posicionamento UWB baseada em LoRaWAN<\/h2>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Este cap\u00edtulo apresenta o dispositivo relacionado e a teoria sobre como o sistema funciona.<\/p>\n