अल्ट्रा-वाइडबैंड इंडोर पोजिशनिंग का भविष्य का सितारा क्यों बन सकता है?

1960 के दशक में प्रस्तावित अल्ट्रा-वाइडबैंड (UWB) तकनीक ने हाल के वर्षों में लोगों के बीच लोकप्रियता हासिल कर ली है। शुरुआत में, UWB को संचार अनुप्रयोग तकनीक के रूप में लॉन्च किया गया था, लेकिन अब इसे उच्च-सटीकता वाली स्थिति निर्धारण तकनीक, विशेष रूप से इनडोर स्थिति निर्धारण, यानी बिना रोशनी वाले स्थान की स्थिति निर्धारण तकनीक के साथ भी लॉन्च किया जा रहा है। यह स्थिति निर्धारण और संचार कार्यों को एकीकृत करता है, जिससे यह विशेष रूप से आधुनिक, आकर्षक और मनमोहक बन जाता है। विशेष रूप से सितंबर 2019 में, Apple के iPhone 11 सम्मेलन में घोषणा की गई कि इसमें U1 चिप लगी है। UWB चुपचाप उपभोक्ता बाजार में प्रवेश कर गया। चुपचाप क्यों? क्योंकि Apple ने प्रेस सम्मेलन में इस रहस्यमय चिप के बारे में कोई जानकारी नहीं दी। हालांकि, यह इनडोर स्थिति निर्धारण के लिए एक युगांतरकारी घटना हो सकती है। अनुमान है कि UWB अगले पांच से दस वर्षों में अपनी प्रतिभा का प्रदर्शन करेगा।

अल्ट्रा-वाइडबैंड पोजिशनिंग क्या है? यहाँ इसका संक्षिप्त परिचय दिया गया है। UWB (अल्ट्रा वाइड बैंड) एक अल्ट्रा-वाइडबैंड तकनीक है। यह एक कैरियर-रहित संचार तकनीक है जो डेटा संचारित करने के लिए नैनोसेकंड स्तर के गैर-साइनसोइडल संकीर्ण पल्स का उपयोग करती है, इसलिए यह एक विस्तृत स्पेक्ट्रम रेंज को कवर करती है। UWB पोजिशनिंग ब्रॉडबैंड पल्स संचार तकनीक का उपयोग करती है, जिसमें मजबूत हस्तक्षेप-रोधी क्षमता होती है और पोजिशनिंग त्रुटियों को कम करती है। UWB इनडोर पोजिशनिंग तकनीक के उद्भव ने उच्च-सटीकता पोजिशनिंग के क्षेत्र में मौजूद कमी को पूरा किया है। इसके कई फायदे हैं, जैसे कि चैनल फेडिंग के प्रति असंवेदनशीलता, प्रेषित संकेतों का कम पावर स्पेक्ट्रल घनत्व, कम अवरोधन क्षमता, कम सिस्टम जटिलता, और यह 0.1 मीटर की पोजिशनिंग सटीकता प्रदान कर सकती है।

परंपरागत वायरलेस संचार के विपरीत, UWB वाहक तरंगों का उपयोग नहीं करता है, बल्कि कम ऊर्जा वाले पल्स सिग्नल भेजकर और प्राप्त करके डेटा संचारित करता है। इसकी रेंजिंग विधि सिग्नल के संचरण समय को मापकर लागू की जाती है, यानी दो उपकरणों के बीच सिग्नल के संचरण समय के अंतर की गणना करके दूरी निर्धारित की जाती है। इसलिए, छोटे क्षेत्र में, UWB वाई-फाई और ब्लूटूथ की तुलना में अधिक सटीक स्थिति निर्धारण परिणाम प्रदान कर सकता है। Apple ने अपने अंग्रेजी उत्पाद परिचय पृष्ठ पर इसे "लिविंग रूम में उपयोग के लिए GPS सिस्टम" भी कहा है।

अंडरवॉटर बीम (UWB) इंडोर पोजिशनिंग सिस्टम में आमतौर पर तीन घटक होते हैं: पहला, UWB पोजिशनिंग टैग। पोजिशनिंग टैग सक्रिय टैग होते हैं जिन्हें विभिन्न आकारों में बनाया जा सकता है और वस्तुओं, वाहनों पर लगाया जा सकता है या लोगों द्वारा पहना जा सकता है। ये विभिन्न अनुप्रयोग वातावरणों में बहुमुखी होते हैं। इसकी पोजिशनिंग सटीकता 5-10 सेंटीमीटर तक हो सकती है। टैग द्वारा उत्सर्जित UWB पल्स सिग्नल को पोजिशनिंग बेस स्टेशन (पोजिशनिंग सेंसर) द्वारा प्राप्त और प्रेषित किया जाता है। प्रत्येक टैग का एक अद्वितीय आईडी नंबर होता है, और इस आईडी नंबर के माध्यम से पोजिशन की गई वस्तुओं को जोड़ा जा सकता है, ताकि पोजिशनिंग बेस स्टेशन (पोजिशनिंग सेंसर) टैग के माध्यम से वास्तविक स्थिति का पता लगा सके। टैग ट्रांसमिशन सिग्नल की अवधि बहुत कम होती है, जिससे सैकड़ों या हजारों टैग को एक साथ पोजिशन किया जा सकता है; दूसरा है UWB पोजिशनिंग बेस स्टेशन। पोजिशनिंग बेस स्टेशन (पोजिशनिंग सेंसर) आगमन समय अंतर (TDOA) माप तकनीक के माध्यम से टैग के स्थान का निर्धारण कर सकता है, और डेटा को नेटवर्क कंट्रोलर और पोजिशनिंग इंजन सॉफ्टवेयर को प्रेषित कर सकता है। पोजिशनिंग माप सटीकता सेंटीमीटर स्तर तक पहुंचती है; तीसरा है एप्लिकेशन सॉफ्टवेयर। एप्लिकेशन सॉफ़्टवेयर मुख्य रूप से सिस्टम कार्यों में परिलक्षित होता है। अंडरवॉटर बॉडी (UWB) इनडोर पोजिशनिंग सिस्टम के बुनियादी कार्यों में शामिल हो सकते हैं: कर्मियों का वितरण, पोजिशनिंग टैग पहने हुए लोगों का वितरण दिखाना; कर्मियों की गतिविधि पथ, इलेक्ट्रॉनिक मानचित्र के माध्यम से एक या अधिक कर्मियों की गतिविधि पथ का वास्तविक समय प्रदर्शन; निर्दिष्ट कर्मियों की ट्रैकिंग, टैग की गति के साथ मानचित्र स्वचालित रूप से बदलता है, और टैग पर माउस ले जाकर टैग की वर्तमान स्थिति देखी जा सकती है; इलेक्ट्रॉनिक फेंस, समतल इलेक्ट्रॉनिक मानचित्र पर विभिन्न रंगों और आकृतियों के माध्यम से व्यक्ति की अलार्म स्थिति दिखाना।

UWB इनडोर पोजिशनिंग प्रक्रिया: सबसे पहले, प्रत्येक पोजिशनिंग टैग UWB पल्स के साथ लगातार और निर्बाध रूप से डेटा फ्रेम भेजता है; दूसरा, पोजिशनिंग टैग द्वारा भेजी गई UWB पल्स ट्रेन को पोजिशनिंग बेस स्टेशन द्वारा प्राप्त किया जाता है; तीसरा, प्रत्येक पोजिशनिंग बेस स्टेशन उच्च-संवेदनशीलता वाले लघु पल्स डिटेक्टर का उपयोग करके प्रत्येक पोजिशनिंग टैग के डेटा फ्रेम के आगमन के समय को रिसीवर एंटीना द्वारा मापता है; चौथा, पोजिशनिंग इंजन टैग द्वारा भेजे गए कैलिब्रेशन डेटा का संदर्भ लेता है, टैग के विभिन्न पोजिशनिंग बेस स्टेशनों तक पहुंचने के बीच के समय के अंतर को निर्धारित करता है, और टैग की स्थिति की गणना करने के लिए तीन-बिंदु पोजिशनिंग तकनीक और अनुकूलन एल्गोरिदम का उपयोग करता है; पांचवां, एकल बेस स्टेशन पोजिशनिंग में आमतौर पर AOA (एंगल ऑफ अराइवल) एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है। बहु-बेस स्टेशन पोजिशनिंग का उपयोग करते समय, TDOA (टाइम डिफरेंस ऑफ अराइवल) एल्गोरिदम का अक्सर उपयोग किया जाता है।

अंडरवाटर बोट (UWB) इंडोर पोजिशनिंग के मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्र हैं: पहला, सुरंगें/पाइप कॉरिडोर/सबवे। निर्माण श्रमिकों की वास्तविक समय में स्वचालित ट्रैकिंग करना और सुरंग में प्रत्येक कर्मचारी के स्थान और गतिविधि पथ के साथ-साथ सभी सुरंग कर्मियों के स्थान वितरण पर नज़र रखना। आपात स्थिति में, फंसे हुए व्यक्तियों की विश्वसनीय स्थान जानकारी शीघ्रता से प्राप्त की जा सकती है, जिससे बचाव और सुरक्षित बचाव की दक्षता में सुधार होता है; दूसरा, वाहन भंडारण। वास्तविक समय में परिसंपत्तियों और इन्वेंट्री को ट्रैक करना, प्रक्रियाओं में सुधार करना, खोज दक्षता बढ़ाना और संसाधनों की बर्बादी को कम करना; तीसरा, पेट्रोकेमिकल उद्योग। लोगों, वाहनों और वस्तुओं के वास्तविक समय के स्थानों को शून्य विलंब के साथ सटीक रूप से पता लगाना, रासायनिक उद्योग की ऑन-साइट स्थितियों और कर्मियों की स्थिति को सहज और समय पर प्रतिबिंबित करना और पेट्रोकेमिकल उद्योग की सुरक्षा और दक्षता में सुधार करना; चौथा, अस्पताल/नर्सिंग होम। 24 घंटे बुद्धिमान प्रबंधन और नियंत्रण, हर मौसम में सुरक्षा गार्डिंग, देखभाल करने वालों, आगंतुकों, रोगियों/बुजुर्ग लोगों के व्यवहार का वास्तविक समय विश्लेषण, अस्पतालों/नर्सिंग होम के परिष्कृत प्रबंधन की दक्षता में सुधार करना। पांचवां क्षेत्र कारागार/सार्वजनिक सुरक्षा/न्यायिक क्षेत्र है। UWB इनडोर पोजिशनिंग सिस्टम कर्मियों के प्रवेश और निकास प्रबंधन, वास्तविक समय में स्थान की जानकारी प्राप्त करने, प्रतिबंधित क्षेत्र की निगरानी, ​​अलगाव दूरी नियंत्रण, कर्मियों की समय-सारणी बनाने जैसे कार्य कर सकता है और कर्मियों के स्थान, यात्रा मार्ग, दूरी और गति से संबंधित आंकड़े एकत्र और निगरानी कर सकता है। वास्तव में, UWB के सटीक पोजिशनिंग अनुप्रयोग और सेवाएं उपरोक्त पहलुओं से कहीं आगे तक जाती हैं। सभी व्यक्तियों, जानवरों, संपत्तियों, वस्तुओं और घटनाओं की सटीक पोजिशनिंग और ट्रैकिंग के कारण, औद्योगिक इंटरनेट, बड़े पैमाने पर उपभोक्ता वस्तुओं और डेटा IoT उद्योगों में इसके विकास की अपार संभावनाएं हैं। UWB मूल रूप से एक स्थानिक-सामयिक सेंसर और इंटरनेट ऑफ थिंग्स और बिग डेटा के लिए एक अनिवार्य भागीदार बन सकता है। उच्च परिशुद्धता इनडोर पोजिशनिंग, इनडोर और आउटडोर एकीकृत पोजिशनिंग और नेविगेशन और संचार एकीकरण नवाचार के कई क्षेत्रों में यह एक उभरते सितारे के रूप में अपनी पहचान बना रहा है।