Последнее обновление 24 Октб 2024
Последнее обновление 24 Октб 2024
Последнее обновление - 30.09.2022
Технология Ultra Wideband появилась более 20 лет назад, но только недавно получила распространение на предприятиях, требующих стандартизированного и единого беспроводного средства для подключения компьютерной техники. С ее помощью можно решать целый ряд важных задач:
UWB обладает большим потенциалом, точность определения местоположения составляет от 10 до 30 см. Благодаря этому можно обеспечить контроль периметра опасных зон и контроль выполнения KPI на рабочих местах.
Ultra Wideband – это сверхширокополосная технология, используемая для передачи высокочастотных импульсов на малые расстояния. Сигналы UWB распространяются на частотах до нескольких ГГц и достигают относительной ширины полосы пропускания от 25 до 100 %.
Компьютеры и периферийные устройства нуждаются в высокоскоростном интерфейсе, а применение Bluetooth и стандарта 802.11 не всегда помогает достичь поставленных целей. Главным минусом таких протоколов является малая полоса пропускания (в среднем – до 19 Мбит/сек), что нерационально для приложений, которые требуют высокой скорости передачи.
UWB-сигналы распознаются как любые сигналы с шириной спектра свыше 500 МГц и диапазоном от 3,1 до 10,6 ГГц. Они достаточно слабые (41,5 дБм/МГц), поэтому не требуют лицензирования ГКРЧ.
Внедрение технологии не требует соблюдения условия прямой видимости и осуществляется с использованием всего нескольких внешних компонентов. UWB является дорогим техническим решением, обеспечивающим установку трекеров с возможностью определения местоположения до 10см.
При внедрении в инфраструктуру предприятий на каждый отслеживаемый актив помещается специальная метка со встроенным или подключаемым аккумулятором. В процессе своей работы метка принимаетмиллиарды радиоимпульсов, которые рассылаются с интервалом в наносекунды в широком частотном спектре. Приемник или приемопередатчик принимает эти сигналы и преобразует их в информацию, которая позволяет вычислять местоположение объекта.
При определении местоположения система использует очень короткие сигналы, которые перемещаются со скоростью света. Время их прибытия вычисляется в широкой полосе пропускания, поэтому точность позиционирования объектов может составлять от 10 до 30 см. В зависимости от потребностей компании UWB трекинг можно использовать с такими методиками расчета, как AoA (Angle of Arrival), TDoA (Time Difference of Arrival), TWR (Two-way-ranging) или PDoA (Phase Difference of Arrival).
Сверхширокополосное позиционирование не уступает другим радиочастотным технологиям в плане преимуществ и универсальности в применении. Однако система имеет некоторые существенные отличия. Основная разница состоит в степени точности при позиционировании и широком частотном спектре. Высокая точность позволяет использовать UWB в тех местах, где местоположение объектов в режиме реального времени имеет определяющее значение. Рассмотрим, чем еще Ultra-Wideband отличается от Wi-Fi и iBeacon.
Wi-Fi является одной из наиболее распространенных радиочастотных технологий для определения местоположения объектов. Однако она существенно уступает UWB в плане точности UWB. Если сверхширокополосная технология находит объекты с точностью до 10–30 см, то Wi-Fi дает результаты в диапазоне 3–5 м.
В отличие от Wi-Fi, Ultra-Wideband не боится помех сигналов и обладает более высокой степенью гибкости. Она требует меньше затрат энергии, что снижает расходы на эксплуатацию. Однако платформу на базе Wi-Fi можно реализовать при помощи существующей инфраструктуры, тогда как для внедрения UWB нужно покупать необходимое оборудование.
Более подробное сравнение Wi-Fi и UWB мы провели в статье - https://nvgn.ru/blog/uwb-vs-wi-fi-kakaya-tekhnologiya-luchshe-dlya-pozicionirovaniya-vnutri-pomeshchenij/.
iBeacon и UWB имеют много общего. Обе системы отличаются низким энергопотреблением, высокой точностью, надежностью в отслеживании объектов. Но между технологиями существует и немало отличий, которые нужно учитывать при организации RTLS. Так, iBeacon обладает меньшим диапазоном и скоростью передачи данных, а Ultra-Wideband является более точной в сравнении с Bluetooth®.
Как говорилось выше, UWB позиционирование в помещении позволяет обнаруживать объекты с точностью до 30 см, тогда как iBeacon находит их с дальностью в 1 м. Причина состоит в том, что сверхширокополосная технология использует для расчетов методику ToF, выполняющую позиционирование по времени прохождения сигнала. Bluetooth® определяет местоположение посредством метода RSSI, который осуществляет вычисления по расстоянию и не может давать достаточного уровня точности.
На сегодня сверхширокополосная технология UWB имеет большие перспективы развития. Предполагается, что уже в ближайшее время она будет активно применяться на массовом рынке и помогать в реализации многих бизнес-решений. Причина тому – множество преимуществ, которые выделяют эту систему на фоне аналогов:
Технология имеет не только плюсы, но и некоторые недостатки. Так, за счет широкой полосы и высокой мощности сверширокополосные сигналы могут мешать уже существующим системам и линиям связи. UWB отличается малой длительностью сигналов. Для их обнаружения можно применять согласованный фильтр или коррелятор, но в такой ситуации будет сложно синхронизировать прием.
UWB-технология является одной из лучших технологий, обеспечивающих высокую точность определения местоположения активов и персонала внутри помещений. При передаче высокочастотных импульсов UWB точность определения местоположения может составлять вплоть до 10 см. Это преимущество технологии имеет решающее значение в индустриях, где точность позиционирования может значительно повысить операционную эффективность, безопасность и управление складскими активами.
Илья Илюшкин
Старший инженер проектов, специалист в области Indoor-позиционирования, реализовавший более 30 проектов и развернувший 250 локаций в России и странах СНГ.
С каждым годом UWB позиционирование становится все более востребованным среди представителей бизнеса. Если ранее технология применялась только на военных объектах, то сейчас ее используют в промышленности, здравоохранении, торговой, культурной и транспортной сфере.
В торговой отрасли технология Ultra Wideband обеспечивает прозрачность местонахождения товаров и оборудования. С ее помощью можно организовать удобную навигацию по магазину, выполнить построение интерактивных карт с визуализацией мест интереса, осуществить мониторинг персонала в режиме реального времени. Благодаря использованию системы ритейлерам проще повысить производительность труда сотрудников и значительно увеличить лояльность покупателей к торговой точке.
За счет того, что сигналы UWB не взаимодействуют друг с другом и иными радиочастотными составляющими, технология может успешно использоваться для создания помехоустойчивых решений. Так, в здравоохранении ее применяют для отслеживания местонахождения аппаратов ИВЛ или рентгеноборудования. Также она может быть задействована для быстрого поиска и определения местоположения любых медицинских активов, в том числе инвалидных колясок или дорогостоящего оборудования.
Внедрение UWB технологии в инфраструктуру складов позволяет более эффективно управлять предприятием. Она является высоко актуальной в отслеживании товаров, инвентаря или транспортных средств, особенно в случаях, когда нужно знать точное местонахождение активов. Организации могут применять систему для аналитики трафика погрузчиков или транспорта, контроля персонала, корректировки повседневных задач, что обеспечивает эффективную оптимизацию бизнес-процессов и помогает незамедлительно реагировать на внештатные ситуации.
Наибольшее распространение технология Ultra Wideband находит в промышленной сфере. При внедрении в инфраструктуру завода она выполняет широкий спектр функций:
Система может стать эффективным решением в навигации и позиционировании на территории аэропортов или железнодорожных вокзалов. Она помогает пассажирам выстраивать карты транспортного узла, прокладывать маршруты к местам интереса, проще ориентироваться на местности. Размещение меток на оборудовании позволяет руководству контролировать перемещение техники. С их помощью можно определять точное местонахождение самоходных пассажирских трапов, машин сопровождения, тягачей, перронных автобусов. Также технология обеспечивает постоянное отслеживание потоков людей и помогает избежать заторов в местах наибольшего скопления пассажиров.
В музеях UWB можно использовать для создания интеллектуального мобильного гида. Метки устанавливаются на экспонаты и помогают посетителям быстро находить необходимые экспозиции. При использовании платформы появляется возможность мониторить потоки посетителей на выставках и различных мероприятиях. Благодаря этому можно оценивать успешность проведенных событий и грамотно планировать новые. Контроль посетителей помогает повышать безопасность, своевременно находить «проблемные» места и оптимизировать расстановку экспонатов с учетом интересов людей.
В 2020 году технология Ultra Wideband зарекомендовала себя для решения задач социального дистанцирования и контроля за распространением Covid-19. UWB используется на носимых устройствах (часы, бейджи и др.), которые при близком расстоянии к другому человеку присылают уведомление о необходимости сохранения дистанции. Также система позволяет отслеживать контакты и в случае заражения человека, позволит легко вычислить тех, кто с ним контактировал.
Компания Navigine готова помочь организовать UWB навигацию и трекинг на предприятии. Мы разрабатываем эффективные программные продукты, которые позволяют решать широкий спектр задач в области indoor позиционирования и навигации на базе определения местоположения.
Чтобы получить больше информации о технологии UWB, заполните онлайн-форму или закажите бесплатную консультацию в Zoom.
