ما تحتاج لمعرفته حول تقنية تحديد المواقع UWB بدقة 10 سم

في العصر الرقمي, أصبح الطلب على تكنولوجيا الاتصالات عالية السرعة والموثوقة أمرًا عاجلاً بشكل متزايد. النطاق العالي الفائق (UWB) أصبحت التكنولوجيا موضوعًا ساخنًا في مجال الاتصال اليوم. سوف تتعمق هذه المقالة في مبادئ تحديد موقع UWB, مزاياها, وتطبيقاتها في مختلف الحقول, قيادة القراء لاستكشاف الاحتمالات غير المحدودة لهذه التكنولوجيا التخريبية.

نظرة عامة على تقنية UWB

النطاق العالي الفائق (UWB) التكنولوجيا هي تقنية اتصال لاسلكية تستند إلى نبضات فائقة القصور. لا يستخدم الناقلات الجيبية, ولكن بدلاً من ذلك ، يستخدم نبضات ضيقة غير نانوسية على مستوى النانوسيوم لنقل البيانات, مما أدى إلى نطاق طيف واسع, ومعدلات نقل البيانات تصل إلى عدة مئات من ميغابت في الثانية. يتيح استخدام تقنية UWB نقل الإشارات عبر نطاق ترددي واسع جدًا. اللوائح التي وضعتها لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بالنسبة لتكنولوجيا UWB ، فإنها تحتل عرض نطاق ترددي تزيد عن 500 ميجا هرتز في نطاق التردد من 3.1 إلى 10.6 جيجا هرتز.

تقنية UWB ليست تقنية جديدة; نشأت من تكنولوجيا الاتصالات النبض التي ظهرت في الستينيات, تستخدم في المقام الأول في الرادارات العسكرية, تحديد المواقع, وانخفاض احتمال اعتراض/احتمال انخفاض أنظمة الاتصالات الكشف. بدأ تطبيقه في الحقول المدنية بعد 2002.

مبادئ تقنية تحديد المواقع UWB

توظف UWB بشكل أساسي نبضات دافع منخفضة الدوري كحاملات معلومات في تقنية طيف الانتشار غير الناقل. هذه إشارات النبض لها فترات قصيرة للغاية, تتراوح من عشرات إلى مئات من البيكو ثانية, بعد امتلاك طاقة عالية. عن طريق إرسال إشارات النبض الفائقة إلى الفضاء واستخدام خصائصها في مجالات الوقت والتردد, يمكن للمستقبل تحقيق تحديد المواقع والتواصل عالي الدقة من خلال تحليل تأخير الإشارة وحجمها. تنقسم خوارزميات تحديد المواقع في UWB إلى وقت الرحلة (tof), وقت الوصول (شجاع), وفرق الوقت في الوصول (tdoa), مع كون Tof و Tdoa الأكثر استخدامًا.

وقت الرحلة (tof) خوارزمية

وقت الرحلة (tof) تستخدم الخوارزمية في المقام الأول وقت رحلة الإشارة بين اثنين غير متزامن UWB لقياس المسافة بين العقد. عندما يتم إرسال إشارة UWB من نهاية جهاز الإرسال, يحمل طابع زمني مستقل. عند استلام إشارة UWB ومعالجتها في نهاية المتلقي, تم إعادة إرساله مع الطابع الزمني المستلم من نهاية جهاز الإرسال وإضافة الفاصل الزمني للمعالجة TR. عندما يتم استلام إشارة UWB مرة أخرى في نهاية المرسل, يمكن تحليل الطابع الزمني للإرسال الأول لتحديد وقت الرحلة الدائرية للإشارة. هكذا, يمكن حساب وقت الرحلة في اتجاه واحد للإشارة على أنه TF = (tt-tr)/2. نظرًا لأن سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية هي سرعة الضوء ج, يمكن حساب المسافة بين النقطتين D على أنها d = tf * ج.

اختلاف الوقت في الوصول (tdoa)

اختلاف الوقت في الوصول (tdoa) هي طريقة تحديد المواقع تعتمد على الفرق في المسافة بين كل محطة قاعدة مرجعية والكائن الهدف (علامة), استنتاج عن طريق حل مجموعة المعادلة الزائدية غير الخطية. عندما تتم مزامنة الأوقات بين المحطات الأساسية تمامًا, وأخطاء المذبذب ضئيلة على مدى فترة من الزمن, الفرق الزمني يساوي اختلاف المسافة, لأن سرعة انتشار الأمواج الكهرومغناطيسية ثابتة. عندما تنتقل إشارة من نهاية العلامة وتصل إلى عدة نهايات المحطة الأساسية, يسمح قياس الاختلافات في أوقات وصول الإشارة في كل محطة أساسية لحساب الاختلافات المقابلة في المسافة.

مزايا تقنية تحديد المواقع UWB

• دقة وضع عالية: نبضات UWB هي فقط 2 نانو ثانية (NS) واسع, لا تتأثر بالإشارات المنعكسة (متعددة) التداخل والضوضاء, تمكين التحديد الدقيق لوقت الوصول والمسافة حتى في انعكاس الإشارة المشتركة وسيناريوهات تأثيرات متعددة, تحقيق دقة القياس ودقة تحديد المواقع 10 سنتيمتر.
• القدرة القوية لمكافحة التداخل: تمتلك إشارات UWB خصائص طيفية واسعة وتظهر خصائص جيدة لمكافحة التداخل في بيئات الانتشار المتعددة, تحديد المواقع المستهدفة بدقة حتى في البيئات الحضرية الداخلية أو الكثيفة المعقدة.
• ارتفاع معدلات نقل البيانات: في المنتجات التجارية, نطاق الإرسال من إشارات UWB هو بشكل عام في الداخل 10 متر, تحقيق معدلات نقل البيانات تصل إلى 500 ميجابت/ق, جعل تكنولوجيا UWB تقنية تعديل مثالية للاتصال الشخصي والشبكات اللاسلكية.

قيود تقنية تحديد المواقع UWB

• نطاق تحديد المواقع محدود: نطاق تحديد موقع UWB مقيد بالقيود المكانية, مناسبة عادة للمناطق الخارجية أو الإغلاق في الهواء الطلق, غير مناسب للبيئات الخارجية على نطاق واسع.
• تكلفة النشر المرتفعة نسبيا: يتطلب تطبيق نظام تحديد موقع UWB تصميمات معقدة للأجهزة والبرامج مقارنة بتقنيات تحديد المواقع الأخرى مثل Wi-Fi أو Bluetooth, زيادة تكاليف التطوير والنشر وقد تتطلب فرق الهندسة المهنية للتصميم والصيانة.

تطبيقات تقنية تحديد المواقع UWB

• الأسوار الإلكترونية: تحديد المواقع في الوقت الفعلي للأفراد في مناطق محددة, مراقبة الحركة والموظفين الثابتة.
• تتبع الحركة: مراقبة المواقف ومسارات الحركة أثناء التنقل (مسار السجل).
• مراقبة الفيديو: مراقبة الوقت الحقيقي للمشاهد في الموقع, حالة الجهاز, والتقاط الصور ومعلومات الفيديو.
• وظيفة التنبيه: ردود فعل الظروف غير الطبيعية التي تم جمعها من موقع المراقبة إلى مركز التحكم للموظفين المعنيين لاتخاذ تدابير في الوقت المناسب.

حالات التطبيق ：على سبيل المثال, في المناجم, يمكن أن يؤدي استخدام أنظمة تحديد موقع موظفي UWB إلى مراقبة معلومات الموقع في الوقت الفعلي لعمال المناجم وتحديد موقع الموظفين المحاصرين بسرعة في حالة وقوع حادث, تحسين كفاءة الإنقاذ. بالإضافة إلى ذلك, في عمليات الارتفاع أو البيئات المعقدة, يمكن أن يؤدي استخدام أنظمة تحديد المواقع لموظفي UWB إلى مراقبة مواقف العمال بدقة, تحديد الشذوذ على الفور, واتخاذ التدابير المقابلة لتقليل الحوادث. بالإضافة إلى, يمكن أن يؤدي نشر عقد UWB في ورش العمل إلى تحقيق تحديد المواقع وتخطيط المسار في الوقت الفعلي للروبوتات, AGVs (المركبات الموجهة الآلية), وغيرها من المعدات, تعزيز كفاءة الإنتاج والمرونة.

التنمية المستقبلية لتكنولوجيا تحديد المواقع UWB

على الرغم من أن تحديد موقع UWB يواجه تحديات مثل التكلفة العالية, صعوبة فنية, والطلب الصغير في السوق, إنه يتميز بأكبر ميزة: دقة. مقارنة مع Wi-Fi, بلوتوث, وغيرها من تقنيات المواقع, دقة تحديد المواقع UWB منافسي وضعية الليزر. مع الاستكشاف المستمر لتطبيقات الصناعة الجديدة والانخفاض المستمر في التكلفة, لن يفوت وقت تفشي الانفصال الحقيقي لتكنولوجيا تحديد المواقع UWB. علاوة على ذلك, دمج تقنية UWB مع إنترنت الأشياء, الذكاء الاصطناعي, 5ز, والمجالات الأخرى سوف تعزز بشكل متزايد أهميتها في المستقبل.

مجموعة المواقع في UWB من Feasycom

Feasycom-Wmk-K2 (UWB) هو مزيج من المنتجات على أساس بروتوكول UWB, والتي يمكن أن تقيم بسرعة متطلبات تحديد المواقع الدقيقة على مستوى الفترات الفرعية. منصة إنترنت الأشياء, bidycloud, تستكمل بوابات محطة قاعدة UWB وعلامات العلامات, يمكن أن تساعد في تحقيق وضع الأصول, حماية الأصول, إدارة الإنذار, وغيرها من الوظائف. يمكن أيضًا دمجه مع المزيد من أجهزة الاستشعار في مجموعة إدارة المستودعات K1 (استنادا إلى بروتوكول بلوتوث بلي) لتوفير حل مستودع أكثر اكتمالا.

شاهد فيديو العرضي:

[embedyt] https://www.youtube.com/watch?V = FJA4-IRFJG4[/embedyt]