¿Qué es UWB?
"UWB" significa "banda ultra ancha", es una tecnología de radio que puede utilizar un nivel de energía muy bajo para comunicaciones de corto alcance y gran ancho de banda en una gran porción del espectro de radio.
¿Cómo funciona?
En esta solución, Rastreador UWB se adjuntará al objeto que desea rastrear y Anclaje UWB Se instalará a una determinada altura. Actualmente, el posicionamiento UWB utiliza principalmente el rango TOF, TDoA y posicionamiento AoA. Los dos primeros métodos funcionan de forma independiente, mientras que el último método AoA suele combinarse con ToF o TDoA.
El posicionamiento ToF se basa en el alcance. El rastreador UWB inicia el alcance con cada ancla que se necesita posicionar. Una vez que se completa el alcance, se calcula la posición. Para el modo de dimensión cero, solo necesita alcanzar el alcance con un ancla; para el modo unidimensional, necesita alcanzar el alcance con al menos dos anclas; para el modo bidimensional, generalmente necesita tres o más anclas para alcanzar el alcance, pero en algunos modos especiales, dos anclas son suficientes. Para el modo tridimensional, necesita alcanzar el alcance con cuatro anclas.
Aspectos destacados de UWB:
1. UWB cubre bandas de frecuencia 3G~5G, 6G~10G, un total de 7G y tiene un ancho de banda de canal único de más de 500 MHz.
2. Bajo consumo. Según la FCC y otras normativas, su potencia de salida está limitada a -41 dBm/MHz. Basándose en un único canal de 500 MHz, su potencia de canal es de -14,3 dBm.
3. El pulso ultracorto, con una duración de unas décimas de nanosegundo.
4. Penetrar la pared: Puede penetrar las paredes de manera efectiva, pero provocará cierta atenuación de la señal.
La dimensión de posicionamiento se elige en función del caso de uso y la situación en el sitio. La escena de dimensión cero se utiliza principalmente para la detección de entrada y salida. La escena unidimensional es principalmente una escena con una relación de aspecto desproporcionada, como una escena de túnel, y también funciona en una fábrica. En una escena unidimensional, el objetivo posicionado se alineará con una línea. La escena 2D es para ubicar las coordenadas XY sin información de altura, mientras que la escena 3D tiene información de altura. Aun así, requiere que el ancla tenga una diferencia de altura durante la instalación del sistema para garantizar una cierta precisión del eje Z.
Cero-Dimensional:
En el posicionamiento UWB, para lograr un mejor posicionamiento en dimensión cero, generalmente se utiliza la medición de distancia, que se utiliza para limitar la distancia, por ejemplo, a qué distancia se encuentra un dispositivo de un ancla. Se considera que ha ingresado en el área de dimensión cero.
Unidimensional:
En el posicionamiento UWB, para lograr un mejor posicionamiento en dimensión cero, generalmente se utiliza la medición de distancia, que se utiliza para limitar la distancia, por ejemplo, a qué distancia se encuentra un dispositivo de un ancla. Se considera que ha ingresado en el área de dimensión cero.
Ubicación actual:
Resultado de posicionamiento:
Bidimensional:
El posicionamiento bidimensional mostrará las coordenadas XY de la ubicación del objetivo. Si los anclajes están instalados a la misma altura, los resultados del posicionamiento no se verán afectados por la altura de instalación de los seguidores.
Tridimensional:
El resultado del posicionamiento tridimensional son las coordenadas XYZ del objetivo. Existen dos métodos para lograrlo. Uno se basa en la medición de la distancia, que requiere una diferencia de altura entre los anclajes. El otro se basa en el ángulo de ataque, que requiere una resolución de ángulo alto en el eje Z para garantizar la precisión de la coordenada Z.
Precisión de posicionamiento UWB
La precisión implica principalmente tres aspectos: precisión de alcance, precisión de sincronización horaria,
y la precisión de posicionamiento. La precisión de medición de distancia se ve afectada principalmente por dos factores: el algoritmo de medición de distancia y la precisión del reloj utilizado.
1. Precisión de medición:
DS-TWR minimiza el error causado por la desviación del reloj.
2. Precisión de sincronización horaria:
En el sistema de medición de distancia, se puede utilizar un oscilador de cristal con compensación de temperatura (TCXO) de 0,5 ppm para lograr una mayor precisión. La precisión de medición de distancia se puede controlar con un margen de error de 10 cm. La precisión se puede mejorar utilizando TCXO.
En un sistema de posicionamiento inalámbrico UWB, se admiten tanto la medición de distancia como el TDoA. En el TDoA, todas las puertas de enlace de posicionamiento deben sincronizarse de forma inalámbrica. El sistema tiene una precisión de sincronización de 0,3 ns.
En comparación con el método de sincronización por cable, un sistema inalámbrico es mucho más simple y se puede expandir sin límites y no está limitado por la distancia del cable. También simplifica la dificultad de implementación del proyecto.
2. Precisión de posicionamiento:
Tiene una precisión de 30 cm. La precisión de posicionamiento del sistema se ve afectada por diversos factores ambientales, no solo por la precisión de medición de distancia de 10 cm. La precisión de posicionamiento de 10 cm solo se puede lograr en un entorno ideal sin ninguna interferencia en el laboratorio. Cualquier alteración de la señal puede provocar una desviación del sistema.
Dispositivo involucrado
Anclaje UWB:
Publicita mensajes de baliza para medir la distancia con rastreadores. Funciona con pilas, duración de las pilas de 5 años.
Rastreador UWB:
Recibe mensajes de radiobaliza y de distancia con el ancla periódicamente. Funciona con pilas.
Puerta de enlace LoRaWAN:
Envía mensajes de balizas a todos los anclajes y rastreadores para sincronizar el reloj y recibir mensajes de distancia de los rastreadores.
Servidor:
Utiliza la información de distancia y las coordenadas del ancla para calcular la posición de los rastreadores. El servidor también se utiliza para configurar el ancla y el rastreador, calibrar la posición del ancla y actuar como motor de posicionamiento.
Anclaje UWB
Publicitar mensajes de baliza
El ancla UWB de Lansitec está diseñado con tecnologías LoRaWAN y UWB. Funciona con los rastreadores UWB circundantes para calcular distancias entre dispositivos, sincroniza regularmente la hora con otros anclajes y transmite datos de frecuencia cardíaca a la puerta de enlace LoRaWAN.
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Puerta de enlace LoRaWAN
Sincroniza el reloj y recibe mensajes de distancia
El gateway LoRaWAN para interiores de Lansitec es un producto ideal para la implementación en interiores gracias a su conectividad Ethernet integrada para una configuración sencilla. Además, cuenta con una configuración de Wi-Fi integrada (compatible con Wi-Fi de 2,4 GHz) que permite configurarlo fácilmente a través del modo de punto de acceso Wi-Fi predeterminado.
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Rastreador de insignias UWB
Recibir mensajes y alcance
El rastreador de insignias UWB de Lansitec está diseñado con tecnologías LoRaWAN y UWB. Calcula la distancia con anclajes y envía la información de distancia a una puerta de enlace LoRaWAN para calcular su posición en el servidor. La precisión puede ser de tan solo 10 cm.
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Rastreador de contenedores UWB
Recibir mensajes y alcance
El rastreador de contenedores UWB de Lansitec está diseñado con tecnologías LoRaWAN y UWB. Calcula la distancia con anclajes y envía la información de distancia a una puerta de enlace LoRaWAN para calcular su posición en el servidor. La precisión puede ser de hasta 10 cm.
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Rastreador de gestión de activos de UWB
Recibir mensajes y alcance
El rastreador de gestión de activos UWB de Lansitec está diseñado con tecnologías LoRaWAN y UWB. Calcula la distancia con anclajes y envía la información de distancia a una puerta de enlace LoRaWAN para calcular su posición en el servidor. La precisión puede ser de tan solo 10 cm.
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