Mengapakah jalur ultra lebar boleh menjadi bintang masa depan penentuan kedudukan dalaman?

Jalur ultra lebar (UWB), teknologi yang dicadangkan pada tahun 1960-an, telah mendapat kembali sokongan orang ramai sejak kebelakangan ini. Pada asalnya, UWB dilancarkan ke arah teknologi aplikasi komunikasi, tetapi kini ia juga dilancarkan dengan teknologi kedudukan ketepatan tinggi, terutamanya kedudukan dalaman, iaitu teknologi kedudukan ruang tanpa pendedahan. Ia mengintegrasikan fungsi kedudukan dan komunikasi menjadi satu, menjadikannya kelihatan sangat bergaya, menyenangkan dan menarik. Terutamanya pada September 2019, persidangan iPhone 11 Apple mengumumkan bahawa ia dilengkapi dengan cip U1. UWB secara senyap-senyap memasuki pasaran pengguna. Mengapa secara senyap-senyap? Kerana Apple tidak membuat sebarang pengenalan kepada cip misteri ini pada sidang akhbar. Walau bagaimanapun, ini mungkin merupakan acara yang mencipta sejarah untuk kedudukan dalaman. Dianggarkan bahawa UWB akan menunjukkan bakatnya dalam tempoh lima hingga sepuluh tahun akan datang.

Apakah penentuan kedudukan ultra-jalur lebar? Berikut adalah pengenalan ringkas. UWB (Ultra Wide Band) ialah teknologi jalur lebar ultra. Ia merupakan teknologi komunikasi tanpa pembawa yang menggunakan denyut sempit bukan sinusoidal tahap nanosaat untuk menghantar data, jadi ia menempati julat spektrum yang luas. Penentuan kedudukan UWB menggunakan teknologi komunikasi denyut jalur lebar, yang mempunyai keupayaan anti-gangguan yang kuat dan mengurangkan ralat penentuan kedudukan. Kemunculan teknologi penentuan kedudukan dalaman UWB telah mengisi jurang dalam bidang penentuan kedudukan berketepatan tinggi. Ia mempunyai kelebihan tidak sensitif terhadap pudar saluran, ketumpatan spektrum kuasa rendah bagi isyarat yang dihantar, keupayaan pintasan yang rendah, kerumitan sistem yang rendah, dan boleh memberikan ketepatan penentuan kedudukan 0.1 meter.

Tidak seperti komunikasi tanpa wayar tradisional, UWB tidak menggunakan gelombang pembawa, tetapi menghantar data dengan menghantar dan menerima isyarat denyut bertenaga rendah. Kaedah julat dilaksanakan dengan mengukur masa penghantaran isyarat, iaitu menentukan jarak dengan mengira perbezaan masa penghantaran isyarat antara dua peranti. Oleh itu, di kawasan yang kecil, UWB boleh memberikan hasil kedudukan yang lebih tepat berbanding Wi-Fi dan Bluetooth. Apple juga menggelarnya sebagai "sistem GPS untuk kegunaan di ruang tamu" pada halaman pengenalan produk Bahasa Inggerisnya.

Sistem kedudukan dalaman UWB biasanya terdiri daripada tiga komponen: Pertama, tag kedudukan UWB. Tag kedudukan ialah tag aktif yang boleh dibuat kepada pelbagai bentuk dan dipasang pada objek, kenderaan atau dipakai pada manusia. Ia serba boleh dalam persekitaran aplikasi yang berbeza. Ketepatan kedudukannya boleh mencapai sehingga 5-10cm. Isyarat denyut UWB yang dipancarkan oleh tag diterima dan dihantar melalui stesen pangkalan kedudukan (sensor kedudukan). Setiap tag mempunyai nombor ID yang unik, dan objek yang diletakkan boleh dihubungkan melalui nombor ID ini, supaya stesen pangkalan kedudukan (sensor kedudukan) boleh mencari kedudukan sebenar melalui tag. Tempoh isyarat penghantaran tag adalah sangat pendek, membolehkan beratus-ratus atau bahkan beribu-ribu tag diletakkan serentak; yang kedua ialah stesen pangkalan kedudukan UWB. Stesen pangkalan kedudukan (sensor kedudukan) boleh menentukan lokasi tag melalui teknologi pengukuran perbezaan masa ketibaan (TDOA), dan menghantar data kepada pengawal rangkaian dan perisian enjin kedudukan. Ketepatan pengukuran kedudukan mencapai tahap sentimeter; yang ketiga ialah perisian aplikasi. Perisian aplikasi terutamanya dicerminkan dalam fungsi sistem. Fungsi asas sistem kedudukan dalaman UWB boleh merangkumi: pengagihan kakitangan, menunjukkan pengagihan orang yang memakai tag kedudukan; trajektori pergerakan kakitangan, paparan masa nyata satu atau lebih trajektori pergerakan kakitangan melalui peta elektronik; pengesanan kakitangan yang ditetapkan, peta bertukar secara automatik dengan pergerakan tag, dan status semasa tag boleh dilihat dengan menggerakkan tetikus ke atas tag; pagar elektronik, menunjukkan status lokasi penggera orang melalui pelbagai warna dan bentuk pada peta elektronik rata.

Proses penentuan kedudukan dalaman UWB: Pertama, setiap tag penentuan kedudukan menghantar bingkai data berulang kali dan tanpa gangguan dengan denyutan UWB; kedua, tren denyut UWB yang dihantar oleh tag penentuan kedudukan diterima oleh stesen pangkalan penentuan kedudukan; ketiga, setiap stesen pangkalan penentuan kedudukan menggunakan pengesan denyut pendek sensitiviti tinggi untuk mengukur ketibaan bingkai data setiap tag penentuan kedudukan masa antena penerima; keempat, enjin penentuan kedudukan merujuk kepada data penentukuran yang dihantar oleh tag, menentukan perbezaan masa antara tag yang mencapai stesen pangkalan penentuan kedudukan yang berbeza, dan menggunakan teknologi penentuan kedudukan tiga titik dan algoritma pengoptimuman untuk mengira kedudukan tag; kelima, penggunaan penentuan kedudukan stesen pangkalan tunggal secara amnya menggunakan algoritma AOA ((Sudut Ketibaan). Apabila menggunakan penentuan kedudukan stesen berbilang pangkalan, algoritma TDOA (Perbezaan Masa Ketibaan) sering digunakan.

Bidang utama yang berkenaan dengan kedudukan dalaman UWB adalah: Pertama, terowong/koridor paip/kereta bawah tanah. Menjalankan pengesanan automatik masa nyata pekerja pembinaan, dan menjejaki lokasi dan trajektori aktiviti setiap pekerja di dalam terowong, serta pengagihan lokasi semua kakitangan terowong. Apabila menghadapi kecemasan, maklumat lokasi orang yang terperangkap boleh didapati dengan cepat untuk meningkatkan kecekapan menyelamat dan keselamatan; yang kedua ialah pergudangan kenderaan. Jejaki aset dan inventori dalam masa nyata, tingkatkan proses, tingkatkan kecekapan carian, dan kurangkan pembaziran sumber; yang ketiga ialah industri petrokimia. Cari lokasi masa nyata orang, kenderaan dan objek dengan tepat tanpa kelewatan, secara intuitif dan tepat pada masanya mencerminkan keadaan di tapak dan status kakitangan industri kimia, dan meningkatkan keselamatan dan kecekapan industri petrokimia; keempat, hospital/rumah jagaan. Pengurusan dan kawalan pintar 24 jam, pengawalan keselamatan semua cuaca, analisis masa nyata tingkah laku penjaga, pelawat, pesakit/warga emas, meningkatkan kecekapan pengurusan hospital/rumah jagaan yang diperhalusi; yang kelima ialah penjara/keselamatan awam/kehakiman. Sistem kedudukan dalaman UWB boleh menjalankan pengurusan masuk dan keluar kakitangan, pertanyaan lokasi masa nyata, penyeliaan kawasan terhad, kawalan jarak pengasingan, penjadualan kakitangan, dan boleh memantau dan mengumpul statistik mengenai lokasi, laluan perjalanan, jarak dan kelajuan kakitangan. Malah, aplikasi dan perkhidmatan kedudukan tepat UWB jauh melangkaui aspek di atas. Disebabkan kedudukan dan pengesanan semua orang, haiwan, aset, objek dan proses peristiwa yang tepat, ia mempunyai prospek pembangunan yang hebat dalam industri Internet perindustrian, barangan pengguna besar-besaran dan industri IoT data. UWB pada asasnya boleh menjadi sensor spatio-temporal dan rakan kongsi yang sangat diperlukan untuk Internet of Things dan data raya. Ia mempunyai aura bintang yang semakin meningkat naik dalam pelbagai bidang kedudukan dalaman berketepatan tinggi, kedudukan bersepadu dalaman dan luaran, serta inovasi penyepaduan navigasi dan komunikasi.