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定位技术的演变:通往UWB之路 [复制链接]

     为充分了解超宽带 (UWB) 技术带来的价值和影响,我们需着眼于全局。在本文中,我们将介绍定位技术的演变,以及 UWB 如何塑造其发展前景以及为未来发展铺平道路。了解这项新技术的潜力。

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     尽管超宽带技术 (UWB) 已经存在了一段时间,但仍被视为新兴“定位技术”,并且目前发展态势良好。精准定位功能是该技术与其他定位解决方案的不同之处,也是促成各种新用例的关键所在。

    定位技术经过了漫长的演变才发展到如今的 UWB,但我们是如何走到这一步的?为充分了解这一点,我们应着眼于 UWB 技术的起源、作用、工作原理及其支持的使用案例。在本博文中,我们将回顾定位技术的历史,并探讨可实现 UWB 技术实时精准性能的解决方案。

定位技术回顾

星星、地图和指南针

    定位技术可以追溯到时间的起源。长期以来,天文导航就一直通过定位来进行测向、寻路、转向操控和驾驶。随后,在 11 世纪初出现了磁罗盘。当然,查看地图、找人问路以及反复试验路线也有助于人们游走世界。

卫星指引

     早在 20 世纪 90 年代末和 21 世纪初,全球定位系统 (GPS) 就已经成为主流。GPS 是定位技术的一大进步,为我们的生活带来了更多便利,从而在许多方面改变了我们的生活。它允许用户通过电子方式定位最近的加油站,跟踪体能状况,制定旅行计划,以及找到回家的路。对于企业来说,它不仅可以带来便利性,还可以提高效率,或者构建可持续的业务模式。如果没有 GPS,Amazon、FedEx 和 UPS 等公司如何才能高效地将货物运送到您的家门口?

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     大多数人思考定位技术时,都会想到全球定位系统 (GPS),这是最主要的室外导航技术。GPS 的工作原理是:利用卫星将独特的信号和轨道参数传送到地面站和接收器(如移动手机)。接收器利用 4 个或更多卫星发射的信号进行解码,然后计算距离,以找到确切位置。

此帖出自RF/无线论坛

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从室外导航发展到室内导航

十年后,我们见证了将导航技术引入室内的另一项重大突破,也就是所谓的室内导航或定位,例如大家在谷歌地图上看到的商场、机场和其他大型建筑。从许多方面来说,室内定位就是我们进行室外导航时所依赖的卫星导航应用程序的室内版本,但它具有一个额外的特点,那就是可用于定位人和物。与 GPS 相似,室内导航利用传感器和通信技术(Wi-Fi、Bluetooth® Low Energy (LE)、ZigBee 和 Thread 支持设备)组成的定位系统来定位室内环境中的物体。

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采用 Wi-Fi、Bluetooth® Low Energy (LE)、Zigbee 和 Thread 等通信技术,在每个房间设置一个 pod 的无线室内架构。

微型化之路

再回到现在,我们看到,精准微定位系统正不断涌现。人们和企业都希望能够实时定位和发现几乎任何事物,无论其大小如何。比如说:您在家里把车钥匙放错地方了,或者在杂货店找不到最喜欢的咖啡品牌。或者您在工厂工作,需要从仓库中拿一个特定工具,或者您是一位正在处理紧急情况的现场管理人员,需要确保每个人都离开了大楼。从微观层面上说,室内定位适用于以上所有情况,因为它可以定位物品并引导您找到它们。

为了实现足够的准确性、可靠性和实时性能,底层技术需要具备精准定位功能。UWB 技术能够在许多不同应用中提供非常重要的位置信息,具有深远的意义。

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与单独使用 BLE 技术相比,在旗舰智能手机中采用超宽带 (UWB) 技术可实现更精确、更可靠的室内定位和导航功能。其定位能力极其精准,对产品和人的定位精度可达到厘米级。

满足微观层面需求

从微观层面讲,开发有效的室内定位技术需要满足以下几个要求。首先,位置读数需要非常精确,精确到尽可能小的区域。定位技术必须安全,因为位置信息通常需要保密。此外,即使在恶劣环境下,定位技术也需要可靠且易于扩展,这样才能确定大型场所内成千上万人员和资产的位置。其他要求包括低功耗和经济适用性,这样就可以将其嵌入从高端复杂设备(如智能手机)到低端简单设备(如资产标签)的任何物品中。当然,定位技术还必须具有足够低的延迟性,以便实时追踪物体的动向。

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微观层面的室内定位要求

设计首款室内定位系统时,工程师们采用现有技术,通常为 Wi-Fi 和蓝牙低功耗 (BLE)。虽然这些技术非常适合数据通信(发明这些技术的初衷),但它们都不是为实时定位服务 (RTLS) 而设计的,因此不能满足所有的室内微型定位要求。

Wi-Fi、蓝牙和其他窄带无线电系统只能达到几米的精度。其可靠性并未达到构建安全可靠系统所需的 99.9% 要求。由于冲突和干扰,成千上万的设备无法同时报告其位置,并且在用于实时定位服务中时会出现问题。以 BLE 为例,虽然非常适合低功耗数据通信,但获得一个“正确”定位点所需的测量和后处理工作量会使功耗达到峰值,并使延迟增加至数秒。

因此,本世纪 00 年代中期,IEEE 的工程师开始指定一种专为精确定位而设计的无线技术,可以满足所有要求。这项技术被命名为超宽带 (UWB) 技术,并且有可能改变我们完成各种日常工作的方式。

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通过使用支持 UWB 的传感器、标签和智能设备来识别和定位人和物,并结合其他硬件和软件平台,公司和组织可开展多种实时定位服务。这包括从员工安全监控到资产定位和工艺/流程优化等应用,从而可提高效率和合规性,并降低成本。

UWB:我们目前取得的成就

UWB 基于 IEEE 标准 802.15.4a/z,该标准针对精准定位和安全通信进行了优化。UWB 可将人和物定位到几厘米范围内,其精度是当前采用的蓝牙低功耗 (BLE) 和 Wi-Fi 技术的 100 倍。

概括而言,UWB 非常适合 RTLS 应用的原因如下:

UWB 不易受各种干扰(包括多路径干扰)的影响,因此非常可靠(当电波通过两个或更多路径从发射机传输至接收机时,就会产生干扰)。
具有极低的延迟。更新速率高达每秒 1000 次,读取速度比卫星导航快 50 倍,因此可实现任何物体/人员的实时定位/追踪。
采用主流 CMOS 技术实现,不仅经济实惠,还针对低功耗进行了优化。
除了其定位功能,UWB 还可实现高传输速率、高能效数据通信,目前速率高达 27 mbps,未来进行标准修订后可能会更高。
利用 IEEE 定义的传输距离限制技术实现其安全性,使其成为一种极其安全的格式。


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UWB要用好,也不容易。


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要有战略性价值投资    归根结底 还是北斗和GPS芯片相对来说比较便宜 使用起来也比较片商用   室内用起来只有在大商场和大厦里  还有待研究  

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射频【放大器】


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一粒金砂(中级)

技术从实验室走向应用还有很长的路要走


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