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  • UWB技术应用介绍

    2020-10-20 03:49:34
    UWB技术应用介绍,超宽带技术UWB(UltraWideband)始于20世纪60年代兴起脉冲通信技术,利用频谱极宽超短脉冲进行通信,又称为基带通信、无载波通信。由于其具有低功耗、高带宽、高传输速率、低复杂性、抗多径能力强...
  • UWB技术在无线定位中的应用,付俊,,无线定位借助无线移动通信网络对目标进行实时监测和跟踪。随着无线通信技术的发展,新兴的无线网络技术在定位方面得到了广泛应用
  • 过去UWB技术实际上是一个通信协议,多年前UWB技术还是着重高速数据传输的短距离协议,经过十多年的演进,今天的UWB技术是基于2ns脉冲的特性,可用于精准定位的应用,该技术可做到约10cm的精准定位并且能测量角度和...

    2019年8月,三星、索尼、恩智浦、博士在内的多家公司还联手成立了FiRa联盟,2019年9月,iPhone11里加入了UWB技术,这一系列动作无疑不在加速UWB的生态发展

    过去UWB技术实际上是一个通信协议,多年前UWB技术还是着重高速数据传输的短距离协议,经过十多年的演进,今天的UWB技术是基于2ns脉冲的特性,可用于精准定位的应用,该技术可做到约10cm的精准定位并且能测量角度和距离。不管是Wi-Fi定位还是蓝牙定位,甚至是其他任何现有技术,都无法做到这一点。

    位置物联网即通过各种信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络。而解决定位和追踪问题,本质上就是解决人与物、物与物的位置连接问题。那么专为精确位置信息而生的UWB技术在位置物联网中有着哪些应用?

    UWB技术主要应用

    电子围栏:通过静态地理区域来增加权限属性(允许和禁止进或出);视频联动:摄像头静态视频数据有了目标性以及自动生成基于位置目标的视频记录;

    智能巡检:将静态点/位于定位数据融合,来监督、约束巡检流程,实现巡检工作的智能化管理;

    人脸识别融合:包括静态识别结果与移动标签的匹配,多卡、缺卡的检测;

    生命体征监测:实时监测人员的心率、血压等等,目前已成功应该在公安司法、医院养老院等行业;

    异常行为监控:包括消失报警、脱岗/串岗报警、超员/缺员报警、单人高危作业等等异常行为的监测报警;

    移动环境监测:多用在智慧仓储,仓储物流区重要物资加装UWB技术标签,可直接实现对重要物资的实时定位管理。

    除了以上应用,UWB技术也逐步发力于目前的疫情防控中疫中。

    例如在企业复产复工的防疫工作里,EHIGH恒高在办公区域就部署起一套接触追踪与疑似轨迹追溯系统,实现员工的聚众管控、疑似人员接触追踪、疑似人员历史轨迹回放、企业/厂区内位置大数据热力图等等功能。

    UWB技术应用

    不仅如此,在监狱的疫情防控中,UWB技术也展示出了重要作用,在监狱人员定位系统基础上加入了位置大数据、接触追踪与疑似轨迹追溯等应用功能,不仅可以实现电子点名、电子围栏、心率监测、视频联动、异常行为报警,还可以支持全自动、全区域、全天候、全目标覆盖的主动式疫情防控模式,降低疫情传播的风险,使监管工作智能化,提升立体防控能力,快速响应追溯疫情突发事件。

    UWB技术主要应用

    UWB的生态系统还没有被真正培育出来,还有很多值得被探讨或者试图探索的领域,预计未来一两年基于UWB的各种应用就会有比较大的发展。EHIGH恒高作为UWB技术专家,也是以10cm高精度定位著称的,在精准定位的领域也在不断探索创新。也希望为疫情防控贡献一己之力,为企业复工的防疫工作做好保障。

     

     

     

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  • 医疗设备制造商可在各种无线应用中使用超宽带技术。超宽带(UWB)是一项高带宽(480-1320Mb/秒)和短距离(10-50米)无线传输技术,正逐渐在医疗应用中更多使用。UWB最初只作
  • 01—UWB技术规范1.1、UWB基本信息UWB(Ultra Wideband)定义:DARPA 和 FCC 针对UWB 提出了不同定义,但只是参数上有细微差异。1.2、UWB特点...

    01

    UWB技术规范

    1.1、UWB 基本信息

    UWB(Ultra Wideband)定义:DARPA 和 FCC 针对UWB 提出了不同的定义,但只是参数上有细微的差异。

    1.2、UWB的特点

    首先是超宽频,其频率覆盖从 3G~5G,6G~10G 共 7G 的频段,单信道带宽超过 500MHz。其次是其功率低,按 FCC  等法规,其输出功率被限制在-41dBm/MHz,按单个信道 500MHz计算,其信道功率为-14.3dBm。

    超短脉冲,维持时间为零点几纳秒。

    1.3、UWB的几种技术规格

    基带窄脉冲

    IR-UWB:  直接通过天线传输,不需要对正弦波调制。这种系统实时简单,成本低、功耗低、抗多径强、良好的穿透性等。后来被 802.15.4a 标准所采用。

    在 IEEE 802.15.4a-2007 的规范中,定义了两种物理层,

    一种为CSS  技术(德国 Nanotron  提供芯片,工作在 2.4G,窄带定位技术);一种为 IR-UWB技术。两种技术比较如下:

    带通载波调制

    DS-UWB(直接序列码分多址) MB-UWB(多带正交频分复用)由于技术之争UWB 用于数据传输的方案最终没有达成统一方案。后续由于 802.11n 等技术的发展及其快速普及,导致 UWB 的优势不够明显,到最后的没落。

    UWB报文结构

    UWB工作频段/信道

    全球可用的频段分布表如下:

    区域 允许工作频段
    欧洲 6.0 to 10.6 GHz
    美国 3.1 to 10.6 GHz
    日本 7.25 to 10.25 GHz
    韩国 7.2 to 10.2 GHz
    新加坡 3.4 to 10.6 GHz
    中国 6.0 to 9.0 GHz

     

    UWB信道划分

    信道划分中,有两种信道,一种是 500MHz 信道,另外一种为 1GHz 信道,在沃旭的产品开发中,目前主要采用 500MHz 信道。即信道 1、2、3、5 这四个信道。

    输出功率和法规

    FCC 的规定,最高不超过-41dBm/MHz

    国内的功率规定

    工作速率和灵敏度

    DW1000 提供三种不同的工作速率,为  110Kbps,850Kbps,6.8Mbps,在不同频率和不同速率下,对应的灵敏度不同。

    测试条件:25℃ 丢包率:1%

    频率偏差: ±10%

    信道 速率 接收灵敏度(dBm)
    5 110Kbps -103
    850Kbps -102
    6.8 Mbps -93

    市场上主要的UWB芯片供应商:

    市场上的UWB 产品,一种是采用 SoC 的产品开发,一种是采用 FPGA 的方式开发。

    Decawave(爱尔兰  www.decawave.com):主要是用户定位 

    BeSpoon (法国www.bespoon.com):主要是用户定位

    Novelda(https://www.xethru.com/):主要是用于 UWB  雷达

    技术特性:

    1、输出功率低

    按802.15.4a 的协议规格,UWB 的输出功率为-41dBm/MHz,按500MHz 理解,总积分的功率为-14dBm,对WiFi 而言,按20MHz 计算,一般功率在100mW,也就是20dBm,其功率是大概是UWB 的2000~5000 倍。

    2、穿透性

    UWB 能有效穿透墙体等,但会带来一定的信号衰减。下面的表格为工作在信道2(4G Hz为中心频点)下的穿透带来的信号衰减。

    3、多径识别

    什么是多径:

    电磁波从发射端到接收到,可能是直接传送,也可以能是通过发生到到目标。在一般的窄带通信中,一般处理信号强度最强的一个,不一点是最先到达的信号。而在UWB 通讯中,根据时间差,能准确识别第一个达到(First Path)的信号。但在直接或穿透达到的时候,只能认为第一个多径达到的信号。

    UWB 和所有的其他电磁波信号一样,是无法穿透金属的。典型多径:

              

    多径识别:

    4、精度

    关于精度,主要涉及到下面的三个精度。

    a、测距精度:

    测距的精度,主要影响的因数有两个,一个是所采用的测距算法,另外一个方面是所采用的时钟精度。测距算法,主要是采用SDS-TWR,尽可能消除由于时钟偏差带来的误差;

    时钟精度:在测距系统中,可以选择用0.5PPM 的时钟TCXO,带来更好的精度。测距精度可以控制在10 厘米内。可以通过采用TCXO 等方法来改善精度

    b、ToF 距离偏差

    ToF 是电磁波在介质中飞行时间。在通常情况下,按光速计算,但由于电磁波穿过其他介质,其传输速度会低于光速,导致所得到的时间超过实际距离在空气中传播的实际。

    c、时间同步精度

    在沃旭的无线定位系统中,支持通过测距的方式和TDOA 的方式,在TDOA 的方式下,所有的定位基站需要通过无线的方式实现同步。系统的同步精度达到0.3ns。和有线同步的方式相比,极大地简化了系统,并且系统可以无限制扩展,不会受到有线距离的控制。也简化了项目实施的难度。

    d、定位精度

    定位精度为0.3 米。系统定位,受到多种环境因素的影响,而不是测距能达到10 厘米 的精度,定位就能达到10 厘米的精度。定位要达到10 厘米的精度,只能在实验室里面不受任何干扰的理想环境。任何一个信号的扰动,都可能给系统带来的偏差。

    5、冲突与避免

    a、射频冲突

    在DW1000 的设备中,其射频不支持冲突侦听避免(CSMA) 机制,若两个标签同时测距,会导致射频冲突。由于采用双向测距的方式,根据配置不同,其测距持续的时间也不同。

    速率 一次测距需要时间(ms) 4 个基站测距(ms)
    110Kbps  7 28
    850Kbps 5 20
    6.8Mbps 2 8

    b、自由冲突

    自由冲突,只能是标签比较少的情况下,在只有18% 的占空比的情况下,有97% 的几率不会冲突。所有,在测距的模式下,所有标签按1Hz (1 秒一次的频率进行测距)工作,用6.8Mbps 的速率,180ms/8 = 22.5。也就是说,不能超过22 个标签。实际使用不能超过20 个标签。所以,这只能用在地容量的场景。

    c、可控冲突

    若为了提升系统的容量,可以采用冲突控制的方式,增加一个射频来实现控制标签,轮流测距,这样最高可以实现1000ms/8 = 125 个标签和基站的测距。

    02

    关于测距

    1、测距方法

    在测距系统中,采用对称双边双向测距Symmetric double-sided two-way ranging (SDSTWR)

    这种测距方式的误差主要取决于下面几个因素:

    a、 设备A、B 的时钟误差;

    b、 设备处理的平均延时时间;

    2、典型测距场景

    在很多常见下,需要应用到无线精确测距,这里主要有点对点测距,点对多点测距,空间自由测距三种模式,满足各种场景中的不同应用。

    2.1、点对多点测距

    主要应用在两个设备之间的测距,这种测距最为简单,测距精度较好,便利性强。因为测距是最为基本的功能,可以基于测距进行二次深度整合。

    比较典型的应用是比如行车在运行中,需要知道其精准位置,可以通过测距完成;囚犯在保外就医等,狱警可以通过精确测距,可以通过测距把囚犯控制在安全距离之内,管理人员也可以通过平台确保无徇私行为;无人机和之间进行精确测距,可以进行无人机跟拍等;旅行团可以通过UWB 控制每个人和导游之间的距离,确保无人跟丢。

    2.2、空间自由测距

    空间自由测距是一种比较特殊的测距模式,主要是所有目标在空间中都是一种处于运动的状态,设备每次测距测距前,需要了解周围有谁;测距的目标比较多的情况下,需要做好分配,避免他们之间相互干扰,最终都无法进行测距。

    空间自由测距主要用于下面两个目标:

    1、空间关系网的形成,比如无人机编队,可以所有目标之间的空间距离,形成自组网,在没有GNSS 系统的时候,可以借助UWB 形成空间编队的位置关系网;

    若此系统应用在无线通讯的Mesh 网络中,也能为Mesh 提供距离参数作为决策手段。

    2、防撞,比如在火车轨道上行走的维修机车,可以基于这种动态测距形成另外一种保障。

    03

    关于定位

    3.1、定位维度

    定位维度是根据现场应用需要和现场客观情况进行选择。零维场景主要是用于出入的判断,一维场景主要是长宽比例不协调的场景,典型为隧道场景,在工厂也会存在一维场景,在一维场景下,被定位目标会被拉到一条线上;二维场景是定位出XY 坐标,没有高度信息;三维有高度信息,但需要在系统建设的时候,基站需要具有高度差,才能保障到在Z 轴有一定的精度。

    3.2、零维

    在UWB 定位中,要保证比较好的零维定位,一般是通过测距实现,用于距离限制,比如距离基站多少米内,都认为是进入了零维区域。

    3.3、一维

    一维定位可以用ToF,TDoA 或融合AoA 等技术实现,即使不在两个基站形成的直线上标签, 也会被定位在这条直线上。

    实际位置情况:

    定位结果:

    3.4、二维

    二维定位会显示出被定位目标的XY 坐标,若基站安装高度一致,其标签的安装高度不会影响到定位的结果。

    3.5、三维

    三维得到的结果是XYZ 的三维坐标,若基于测距的方式,基站安装的高度差需要得到保障,另外一种就是通过AoA 的方式,但AoA 的角度分辨需要在Z 轴上,才能有Z 轴的精度。

    04

    定位方法

    目前,UWB 定位主要是通过 TOF 测距定位,TDoA 定位,AoA 定位,前面两种一般可以单独使用,后面的 AoA 一般是和 ToF 或 TDoA 进行融合定位。

    4.1、ToF定位

    ToF   定位是基于测距的方式,标签和每个需要定位的基站发起测距,测距完成后进行位置计算,零维模式下,只需要和一个基站测距即可;一维模式下,至少需要和一个基站测距;二维模式下,一般需要需要三个或以上基站测距,特殊模式下可以和两个基站测距。三维需要和 四个基站进行测距;

    一维特殊情况,将基站放在最顶端,只需要和一个基站测距也可以完成一维定位。

    二维特殊情况,可以只和两个基站测距

    一般情况下二维定位

    4.2、TDoA定位

    TDoA 是基于到达时间差定位,系统中需要有精确时间同步功能。TDOA 的首要问题是解决时间同步问题,时间同步有两种,

    一种是通过有线做时间同步,有线时间同步可以控制在0.1ns 以内,同步精度非常高,但由于采用有线,所有设备要么采用中心网络的方式,要么采用级联的方式,但增加了网络维护的复杂度,也增加了施工的复杂度,成本升高。并且,系统中还有一个专用的有线时间同步器,价格昂贵。

    一种是通过无线做时间同步,采用无线同步一般可以达到0.25ns,精度稍逊于有线时间同步,但其系统相对来说更为简单,定位基站只需要供电,数据回传可以采用WiFi 的方式,有效降低了成本,基站时间同步之后,标签发送一个广播报文,基站收到之后,标记接收到此报文的时间戳,将才内容发送到计算服务器,计算服务器更加其他基站的定位报文的时间戳,计算出被定为目标的位置。

    4.3、AoA定位

    AoA 定位一般是基于相位差的方式计算出到达角度,一般不单独使用,由于AoA 涉及到角度分辨率的问题,若单纯AoA 定位,若离基站越远,定位精度就越差。AoA 可以配合ToF 测距时下定位,此模式下,单基站就可以完成定位。

    也可以两个基站通过AoA实现定位

    4.4、定位方法的选择

    定位方法选择涉及到多方面因素,在系统中需要综合判断,以更好地满足系统的使用。

    4.4.1 容量因素

    在基于测距模式,相对来说容量比较低;在TDOA 模式下,若采用6.8Mbps 的传送速率,标签的报文限制在12 个字节内,每个报文的持续时间为95 微秒,按18% 的系统占空比计算,每个标签按1Hz 的频率工作,系统容量接近1500 个标签。若ToF 配合AoA 使用,能显著提升系统融合,比如,只和其中一个基站测距,其他基站辅助做角度判断,完成定位,系统容量能显著提升。

    4.4.2 定位模式与功耗

    这里主要比较一下ToF 和TDoA 两种模式下的功耗,ToF 模式下,标签需要逐一和基站测距,需要多次测距,一般一轮测距下来,需要5ms 以上。TDoA 定位,标签只需要发送一个报文即可完成定位,一般从准备到发送完成也在0.5ms 内完成,其功耗显著低于ToF 模式。

    4.4.3 环境因素

    环境因素是多方面的,最为典型的是区域内定位和区域外定位;由于TDoA 是基于到达时间差,将到达时间差转换为距离差之后,一般采用双曲线算法,

    而双曲线算法的局限性决定了在基站围成的区域内定位精度高,在区域外定位精度比较差。而类似电厂等环境复杂的场景,系统面临建设的巨大难度,用TDoA 定位就很难满足应用的需求。这种模式下,可以采用ToF 定位,或采用TDoA 融合AoA 的定位方法解决。

    4.5、位置计算

    位置计算有多种模式可以选择,典型的主要有下面四种:

    第一种,在服务器上做计算,这是比较常规的应用;

    第二种,在基站上做计算,这是被定位目标比较少的情况下,可以有效节省成本;

    第三种,在标签上做计算,这种主要是用在机器人,无人机的定位模式下,需要快速反应,将计算结果输出到目标平台;

    第四种,自主空间定位,所有的设备各自计算,用于空间自组网。

    4.6、系统功耗

    除了定位模式的差异之外,还有一些其他影响功耗的因素

    由于基站一般有交流电直接供电,标签基本上是用电池供电,其电池待机时长是一个重要指标。影响功耗的主要因素:

    1、 工作时间

    工作时间分两个,一个是发送时间,一个是接收时间,要特别说明的是,DW1000 在接收模式下,其功耗更高。工作时间占空比越大,系统功耗越高;

    2、系统恢复时间

    一方面是CPU 的恢复时间,另外一个方面是DW1000 的恢复时间,目前DW1000 恢复需要接近7ms;

    3、 工作频度

    工作频度越高,耗电越多,比如1 秒工作一次,即工作频度为1Hz,若要降低功耗,可以调整到0.5Hz,甚至0.01 Hz。

    4、 智能休眠

    在不运动的时候,采取降低定位频率或不再定位的方法,来有效降低功耗。在硬件设计中,增加运动传感器实现此功能,当被定位目标静止的时候,降低定位频率,重新运动的时候,把设备再唤醒,能有效降低设备功耗,最为典型的是对物的定位。

    4.7、定位系统一般架构

    在这个方案中,典型是本地做位置计算,将业务运营和管理放入云端服务器,本地管理终端和手机可以通过网络接入到云端。

     

    听说关注公众号的都是大牛

     

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  • UWB技术在苹果生态中的应用猜想苹果从2019年发布iPhone11起,就开始在每一台苹果设备中内嵌一颗U1芯片,这颗U1芯片,就是UWB超宽带定位芯片。UWB技术,从开始探讨到行成成熟的标准,已经发展了十多年了,国际标准为...

    UWB技术在苹果生态中的应用猜想

    苹果从2019年发布iPhone11起,就开始在每一台苹果设备中内嵌一颗U1芯片,这颗U1芯片,就是UWB超宽带定位芯片。

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    UWB技术,从开始探讨到行成成熟的标准,已经发展了十多年了,国际标准为IEEE 802.15.4-2011,产品主要应用在精确定位,尤其在室内无法理想使用GPS的情况下,实现厘米级的精确定位与追踪。又因UWB的极低功耗特性,现在还越来越多应用在指定区域内的室外定位与追踪。

    过去,人们试图用wifi、蓝牙、RFID等技术,以接收到目标信标的发射信号强度RSSI值来计算等效距离,实现室内定位,其缺点就是RSSI值受等效发射功率、天线性状、环境因素等影响,飘忽不定,最终定位范围太大,5米、10米,甚至更大更不确定。

    UWB不一样,它不使用前辈们的RSSI值,而是使用信标信号到达基站所需要的时间(Time to Flight)作为计量。受益于超宽带信号的优势,一个极窄脉冲的信标信号,在超宽频信道中,有着极高的时间分辨率,以获得信号在空中飞跃的精确时间,从而获得精确的距离。

    UWB可以使用二点TWR协议实现1D测距,也可使用多点TDOA协议实现2D和3D定位和追踪。

    目前,UWB技术还只是行业应用为主,如重要资产、重要人物的跟踪和监管。如,集装箱码头、博物馆、展览会、矿井、监狱等等。而在民用场合、消费级应用,几乎还没有。

    苹果生态的采用,给UWB带来了无限的想象和应用可能,也必将推动UWB的在我们生活工作的各个领域内得到更广泛的应用。虽然苹果还没有正式发布U1的应用(苹果已经在个别产品介绍中透露出U1的应用将在今年2020年晚些时候发布),但第一个应用已经面世,那就是airpods pro耳机的空间声场。

    Airpods pro耳机,在左右二个耳机中都内嵌了U1芯片,手机中U1芯片与左右二个耳机的内的U1芯片通讯,获取二个耳机相对于手机的空间定位,根据定位,分别输出给左右耳机相对应空间定位的声场效果。当你一转头,原来声场中的一个声源点,不会随着头转动而转动,仍然会固定在空间那个点,这就是声场空间的固定,在ARVR中特别重要。

    苹果从2019年开始了UWB的生态布局,在其每一部手机、耳机、ipad、homepods、airbook、imac等等一切硬件产品中都内置了U1芯片。对于早年的产品,苹果将单独发布一款硬件产品Airtag或iTag信标,它就像一枚硬币大小,与过去常见的蓝牙信标类似,使用时绑定在目标物体上即可使用。该款硬件信标产品将会连同UWB应用App,一起在今年晚些时候发布。

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    苹果的U1芯片,其无线功率参数还不知,那么其有效发现距离就还是个迷。不同的距离,衍生出不同的应用。初期,苹果已经在各种应用细节上透露出一些应用,基本以身边应用为主,例如,在airdrop中,可以在一群对象人群中,精准指向目标手机发送照片或文件;在homepods应用中,将手机指向homepods,手机中正在播放的音乐,会自动转到homepods播放。

    除了这些身边应用,苹果U1还有哪些消费级应用呢?这里想象空间很大,我来猜想几个。

    一、找人

    当你和家人、朋友,在大商场、在大超市、在旅游景点,走散了!怎么办?

    你可以使用iPhone手机,打开UWB应用,扫描周围,找到你家人朋友(也携带iPhone手机或身上带有airtag信标)的方向和距离,轻轻松松就找到了。

    二、找车

    当你在大商超购物后回到地下停车场,找不到自己爱车了!怎么办?

    你可以使用iPhone手机,打开UWB应用,扫描周围,找到你的爱车(车上放有airtag信标)的方向和距离,轻轻松松就找到了。

    三、找物

    当你在机场、火车站,找不到自己的行李箱了!怎么办?

    你可以使用iPhone手机,打开UWB应用,扫描周围,找到你的行李箱(箱内放有airtag信标)的方向和距离,轻轻松松就找到了。

    四、找宠物

    当你出门遛狗,突然爱犬跑丢了!怎么办?

    你可以使用iPhone手机,打开UWB应用,扫描周围,找到你爱犬(项圈上贴有airtag信标)的方向和距离,轻轻松松就找到了。

    以上场景,描述的都是在局部范围内寻找,也就是在寻找人手机的UWB接受范围内寻找。那么,人是活动的,宠物会乱跑的,失联一段时间后,完全可能超出了你手机的UWB接受范围,那怎么办呢?

    如果苹果想做,苹果可以这么做:苹果在其操作系统层面内,就嵌入UWB自动发现机制,这与使用蓝牙的“covid-19暴露通知”,一模一样的机制。只要目标信标周围,有携带iPhone手机的人路过,系统就会向平台报告目标信标的具体位置。苹果手机使用者越多,系统精准率就越高!苹果手机遍及全球,在世界任何一个角落丢了物品,只要有人(携带苹果手机的人)经过,就能帮你找到!不得不佩服苹果的大生态链建设!

    最新消息,苹果将在双11凌晨2点,举行新品发布会,是不是UWB产品,拭目以待。

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  • UWB技术在PEPS中的应用

    2020-10-27 17:23:07
    UWB(Ultra Wide band,超宽带无线技术)是一种无载波通信技术,其遵循802.15.4a 标准,利用纳秒至微秒级非正弦波窄脉冲传输数据,实现了在较宽(信道带宽500MHz)频谱上传送极低功率信号(每个短脉冲约2 ns)...

    UWB(Ultra Wide band,超宽带无线技术)是一种无载波通信技术,其遵循802.15.4a 标准,利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,实现了在较宽(信道带宽500MHz)的频谱上传送极低功率信号(每个短脉冲约2 ns)的目标。其具有的系统复杂度低、发射信号功率谱密度低、对信号衰落不敏感、截获能力低、定位精度高等多方面的优点,使其非常适用于室内等高密度多径场所的高速无线接入。UWB通过采用飞行时间(TOA/TOF)、飞行时间差(TDOA)、到达角度(AOA)三种测量算法,实现测距及定位应用。目前该技术应用领域已经由智能制造、能源化工、仓储物流、智慧城市等产业级领域向手机、汽车、智能家居等消费级领域渗透,并呈现出越来越广阔的市场前景。
    二、uwb FIRA联盟与PEPS
    FiRa联盟全称fine ranging,FiRa联盟最早是由HID Global、三星、索尼、博世、LitePoint和TTA等组建,旨在通过标准的制定及认证,建立跨芯片组、设备和基础设施服务的互操作UWB生态系统,利用UWB技术推动用户无缝体验。在成立之初,并没有任何一家中国厂商加入,让人对中国科技企业在UWB领域的技术能力产生质疑,且不能参与标准的设计及定制。
    随着2020年初两个Contributor高级别会员小米和清研讯科的加入,不仅打破了外界质疑,并促进了UWB产业链从上游芯片到下游应用的图谱愈发完整,使FIRA联盟的高级别会员所处产业链环节更加多元开放,囊括了上游的提供UWB射频芯片厂商、中游的提供测距/定位产品和解决方案的方案商、下游的智能终端和智能家居应用商等。毫无疑问,这种成员构成格局更加有利于FiRa联盟的发展,并在UWB技术应用及标准制定时更加综合全面。
    近来,UWB技术凭借无缝访问控制、位置服务、设备到设备的点对点服务等应用功能,在消费级市场掀起应用热潮。其中基于UWB的无缝访问控制功能使无钥匙进入系统(PEPS)的落地应用更加成熟:不仅可实现基于UWB判断识别个人朝向或远离状态、允许用例定义精确的意图范围以避免误触发,而且克服了以往主要依靠信号强度来确定距离和位置的弊端,通过实际物理距离的精确计算,化解了中继无线信号被拦截及放大的可能,大幅提高安全可靠性。另外,嵌入到手机、智能穿戴设备中的UWB芯片还可与蓝牙BLE、近场通信(NFC)等其他连接技术相结合,即使在设备关闭或睡眠模式下,也可顺利完成锁定或解锁门的工作
    而从FIRA联盟的高级别会员构成情况也一定程度上体现了无钥匙进入系统(PEPS)已经成为UWB技术应用非常重要的方向之一,汽车领域应用商、手机厂商、门禁厂商占据高级别会员数量的一半以上,在此又不得不提到清研讯科、小米又仅是UWB在无钥匙进入系统(PEPS)领域的两家中国公司。小米通过手机智能终端涉足该领域,而清研讯科作为技术解决方案商,2020年初研发出业界首颗UWB/BLE双模室内定位与测距芯片TSG5161L-S,兼容了UWB和蓝牙5.1,完全满足了UWB测距和测向功能,更使其在无钥匙进入系统(PEPS)领域占据了行业领先位置。

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  • TM-UWB技术及其在无线通信中的应用、电子技术,开发板制作交流
  • UWB技术是一种新型无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间冲激脉冲进行直接调制,使信号具有GHz量级带宽。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年有关传播方面重大难题,它具有对信道衰落不敏感、...
  • UWB介绍以及应用

    2021-04-15 16:19:37
    UWB,即Ultra Wideband(超带宽技术),UWB技术具雷达、定位和无线通信三大功能。 UWB 在 2019 年被誉为连接技术的“新星”,但它却源自于上世纪 60 年代,过去实际上是一种通信协议。经过十多年的演进,UWB 基于 2...
  • 与此不同是,超宽带 (Ultra Wideband ,UWB) 无线通信系统或称瞬间脉冲无线电系统发射无线信号并不专门占据固定带宽,而是跨越很宽无线频谱(一般在1~10GHz 之间) ,且功率很低,与背景“噪声”差不多,因而不会对...
  • 在之前的文章中我们对UWB在哪些行业应用做过一点说明,但较为笼统,本篇文章将全面介绍下UWB定位技术的B端市场细分应用领域。 电厂/变电站 此类场合属于危险系数比较高的场合,因此,需要对其中的现场作业人员进行...
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  • 谈到定位技术我们并不陌生,从车辆导航到外卖、打车软件,定位技术已经和我们生活密不可分。通常我们按照使用场景将定位技术分为室内定位和室外定位两种,室外定位主要依赖于GPS、北斗、GLONASS、GALILEO这些全球...
  • <br /> 当前,移动通信技术演进不断取得新的进展,对于新技术的应用研究也在不断丰富。作为下一代无线网络的关键技术之一,MIMO技术成为最热点的超宽带候选技术,给帧结构设计、资源分配、信道设计等技术带来...
  • UWB技术发展展望

    2020-03-04 22:47:50
    UWB技术可以提供高达1Gbit/s的数据传输速率,可用在数字家庭网络或办公网络中,实现近距离、高速...目前,国际上对UWB技术的研究正在如火如荼地进行。凭借高速率、低功耗、低成本等优势,超宽带技术必将得到广泛应用
  • 展望UWB技术

    2020-06-24 17:03:20
    一、什么是UWB? 1技术简介 UWB技术是一种利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的无线载波通信技术。...近年来,UWB技术凭借突出的定位精度在民用企业级市场的应用已初具规模。随着芯片逐渐微型化、硬
  • 随着通信发展和人们需求提高,包括UWB、蓝牙等在内短距离无线通信技术正日益走向成熟,应用步伐不断加快。 #dldhoption{display:none} if (digestif=="0") document.all.digest....
  • UWB定位如何应用

    2020-02-21 15:49:01
    2019年8月,三星、索尼、恩智浦、博士在内多家公司联手成立了FiRa联盟,2019年9月,iPhone11里加入了UWB技术,这一系列动作加速UWB生态发展。 过去UWB实际上是一个通信协议,多年前UWB还是着重高速数据传输短...
  • UWB无线通信技术在矿井中的应用研究,张传祥,杨海波,介绍了我国煤炭开采中数据通信的现状和UWB的发展,详细分析了UWB抗多径、低功耗、强穿透力和高集成化等特点。结合煤矿井下的实际情��
  • 在众多定位技术中,UWB技术具有传输速率高,发射功率低,传统能力强等特点,无论是从定位精度、实时性,还是稳定性、容量大小等方面,UWB技术都完美的符合工业安全对定位技术的需求。UWB作为当前热门的定位技术,...
  • 强调与其他无线服务和谐共存,WiMedia超宽带通用平台是为了1394贸易协会无线工作组,无线USB促进小组和蓝牙SIG开发的应用栈操作而设计的。WiMedia的董事会成员包括Alereon, HP, Intel, Kodak, Microsoft, Nokia, NXP...
  • 实现不同围栏启与停,一个场景中可以做几个围栏 部门考勤区、巡检点、告警、办公区与设备区 进入大门厂房或者办公区域管理;电厂内区分办公区和控制区;进入禁止区域以告警形式显示 围栏告警等级、...
  • 10月12日,小米推出“一指连”概念,发布了UWB技术,实现手机对智能设备厘米级定位,指向智能设备可直接控制,角度测量精度达±3°。实现“一指连”需手机与智能设备内置UWB芯片及阵列天线,通过天线排列及算法,...
  • 定位与位置服务将成为生产生活等不同应用场景中不可或缺部分,在石油化工、医疗养老、工程建设等行业领域各种基于室内定位应用的出现,其规模和影响绝不会亚于GPS,其中有厘米级高精度定位之称的UWB定位技术成为大...
  • 基于UWB技术的自动跟随避障系统设计研究 摘要:目前我国针对自动跟随避障系统方面的研究较少,同时国内自动跟随避障系统仍然处在未成熟阶段,多数仍停留在应用蓝牙控制或摄像头捕捉这类跟随方式,但这类方式在实际...
  • UWB是一种全新无线传输技术,通过在较宽频上传送极低功率讯号实现114Mbps传输速率。与蓝芽等频宽相对较窄传统无线系统不同之处在于,UWB能在宽频上发送一系列非常窄低功率脉冲。UWB所造成干扰将小于传统...
  • 文中针对电力系统变电站施工过程中人员记录难度大,管理成本高,存在设备损失风险及安全隐患等问题,提出了一种基于UWB技术的变电站施工人员目标检测与跟踪定位系统。该系统采用UWB技术,根据现场的使用需求,采用...
  • 设计了井下无线定位系统总体结构,给出了定位基站硬件设计,选择采用UWB通信技术实现定位基站之间以及基站与定位标签之间无线通讯。定位算法应用SDS-TWR测距算法实现井下定位标签位置信息实时采集,保证定位...

空空如也

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