虽然不年轻,超宽带(UWB)被认为是新的“定位技术”的孩子,并保持健康的发展速度。它的精确功能是它区别于其他位置服务的地方,它是令人兴奋的新用例的关键推动者。
卫星在定位技术方面处于领先地位
在20世纪90年代末和2000年初,全球定位系统(GPS)进入了主流。GPS是定位技术的巨大进步,并让位于一个新的便利水平,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、追踪健身、制定旅行计划以及找到回家的路。对于企业来说,这些好处不仅仅是方便:这是效率的问题,甚至是建立可持续的商业模式的问题。如果没有GPS,亚马逊(Amazon)、联邦快递(FedEx)和UPS等公司将如何高效地将货物送达你的家门口?
在室内导航移动
十年后,我们看到了另一个将导航引入室内的突破,恰当地称为室内导航或定位(想想用于商场、机场和其他大型建筑的谷歌地图)。从很多方面来说,室内定位是我们在户外导航时所依赖的卫星导航应用的内部版本,但它还有一个额外的功能:它也可以用来帮助定位人和物。与GPS类似,室内导航使用由传感器和通信技术组成的定位系统,包括Wi-Fi、蓝牙低能耗(BLE)、Zigbee和线程支持的设备来定位室内环境中的物体。
快进到今天,微定位系统正在崛起。人们和企业都希望能够实时定位和找到任何东西,无论其大小。使用这些基于位置的系统来找到放错地方的车钥匙,或者在商店里找到最喜欢的咖啡品牌。也许工厂的仓库里需要一个特殊的工具,或者站点经理试图处理紧急情况,需要确保每个人都离开大楼。在微观层面的室内定位可以在所有这些情况下都有所帮助,因为它不仅可以定位物品,还可以为它们的位置提供指导。
为了提供足够的准确性、可靠性和实时性,底层技术需要为精确定位而设计。这就是超宽带技术正在改变游戏规则的地方,它在许多不同的应用程序中提供高度宝贵的位置信息。
在微观层面开发一种有效的室内定位技术需要做几件事。首先,位置读数需要非常精确,精确到尽可能小的区域。这项技术必须是安全的,因为地点通常需要保密。它还需要是可靠的,即使在恶劣的环境中,并且易于扩展,这样它就可以处理大型场所中成千上万的人和资产。其他要求包括低功耗和可承受性,这样它就可以嵌入到各种设备中,从高端、复杂的设备(如智能手机)到低端、简单的设备(如资产标签)。这项技术还必须有足够低的延迟,以便能够实时跟踪运动。
在设计第一个室内定位系统时,工程师们使用了现有的技术,通常是Wi-Fi和BLE。虽然这些技术对于它们的发明是为了数据通信,但它们都不是为实时位置服务(RTLS)而设计的,因此,它们不能满足所有基于微型的室内定位需求。
Wi-Fi、蓝牙和其他窄带无线电系统的精确度只能达到几米,可靠性也达不到构建安全可靠系统所要求的99.9%。由于碰撞和干扰,成千上万的设备无法同时报告它们的位置,在使用实时定位服务时,它们会遇到困难。
这就是为什么IEEE的工程师们,在2000年代中期,开始指定一种不同的无线技术,专门为精确定位而设计,以满足所有的要求。这项技术被命名为超宽带(UWB),有可能改变各种日常任务的执行方式。
超宽频今天
超宽带基于IEEE 802.15.4a/z标准,该标准已针对微定位和安全通信进行了优化。超宽带技术可以将人和物的精确定位在几厘米之内,比目前的BLE和Wi-Fi技术精确100倍。超宽带是RTLS的理想选择,原因如下:
•超宽带是可靠的,因为它对各种类型的干扰有很高的免疫力,包括多径,当从发射机通过两个或多个路径传输到接收机的波造成干扰。
•超宽带提供非常低的延迟。更新速度高达每秒1000次,读数比卫星导航快50倍,可以实时定位和跟踪。
•超宽带是使用主流CMOS技术实现的,使其既负担得起,并优化低功耗。
•除了定位功能,超宽带还提供高数据速率和节能
目前数据通信高达27mbps。
•UWB利用IEEE定义的距离边界技术提供了一个安全级别,使其成为一种极其安全的格式。
超宽带已经为超过40个垂直领域的产品和服务带来了价值,覆盖了消费、汽车、工业和商业细分市场。由于其安全距离限制能力,它还可以安全、免提地进入汽车、前门、家庭和办公室。
随着最近智能手机的采用,超宽带正在成为我们日常生活中下一个无处不在的无线连接。在智能手机中植入超宽带是走向大规模普及的重要第一步。但另一个关键因素是确保所有这些设备之间的互操作性。快速增长的FiRa联盟(www.firaconsortium.org)已经重组了半导体、移动、基础设施和消费领域的50多家公司,正在积极制定协议定义,以确保这种互操作性。这将使开发人员在各种新技术中使用超宽带成为可能
室内地图和导航、智能家居应用、车辆访问和控制、增强现实以及移动支付等方式。最终,室内选址的未来只会受到开发商想象力的限制。
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