定位服務(wù)變得更加精準(zhǔn)
T定位服務(wù)背后的技術(shù)持續(xù)改變著我們工作、娛樂和聯(lián)系方式。在GPS的推動下,送貨到家的電子商務(wù)零售業(yè)呈現(xiàn)爆炸式增長,讓我們無需再為購物東奔西跑。Wi-Fi幫助提高了定位的準(zhǔn)確性。藍(lán)牙?技術(shù)用在汽車中以后,在車主靠近汽車幾米的距離內(nèi),車門會自動打開。而超寬帶(UWB)技術(shù)的厘米級精度使定位和通信精度都達(dá)到新的水平,令以前的這些技術(shù)都望塵莫及。UWB是Noccela等公司提供的微定位服務(wù)背后的儀器技術(shù),將以我們無法想象的方式持續(xù)影響我們的生活。
Noccela是一家解決方案開發(fā)公司和微定位服務(wù)提供商,總部位于芬蘭,是基于UWB構(gòu)建的實時定位服務(wù)(RTLS)領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。自2015年以來,Noccela一直致力于:
- 實現(xiàn)工業(yè)運營現(xiàn)代化
- 進一步提高體育運動分析水平
- 改變零售業(yè)的運作方式
- 通過高度精準(zhǔn)的接觸者追蹤,讓人們在保持正常社會生活的同時,注意避免接觸新冠病毒。
自2014年以來,Noccela在為高要求的多層環(huán)境部署UWB方面始終走在前沿,以實現(xiàn)RTLS IoT。該公司的軟件和硬件都為自主設(shè)計。其定位服務(wù)集成了位置數(shù)據(jù)API和工作流引擎,用于進行流程管理。Noccela還為零售環(huán)境和接觸者追蹤提供端到端解決方案。有關(guān)更多信息,請訪問Noccela.com。
助力工業(yè)數(shù)字化
Noccela從2014年開始研究用于工業(yè)應(yīng)用的微定位技術(shù)。在通過工業(yè)4.0、智能工廠和精益計劃實現(xiàn)工業(yè)運營數(shù)字化時,亞米到厘米級微定位非常關(guān)鍵。流程優(yōu)化和安全是大多數(shù)工廠首要考慮的兩大因素。通過將人、事件、時間和位置信息與人員、工具、物資、貨品和機器進行實時關(guān)聯(lián),讓雙方都保持信息暢通。總而言之,提高效率的最佳方式之一就是,先弄清楚瓶頸在哪里。想要找回擺錯位置的工具、棧板或車輛,最有效的方式是先確定它們目前的確切位置。而要讓工人和機器之間保持安全距離,最佳方式則是實時精準(zhǔn)掌握彼此的位置。基于UWB的微定位服務(wù)可以實時提供這些信息,允許系統(tǒng)即時測量、分析和發(fā)出提醒。而Noccela在該領(lǐng)域具備深厚的專業(yè)知識。
為了構(gòu)建工業(yè)級解決方案,Noccela的工程師們研究了Bluetooth? low energy (LE)和UWB,發(fā)現(xiàn)Bluetooth LE在高精度定位能力方面存在限制,主要是Bluetooth LE的接收信號強度指示器(RSSI)方法。它會受到多路徑,以及來自物體和金屬機器的干擾影響,無法在工業(yè)和其他環(huán)境中提供可靠、精準(zhǔn)的物體測距和定位。但UWB可以。
采用UWB的傳感器、標(biāo)簽和智能設(shè)備能夠識別并確認(rèn)人和物的位置,與其他硬件和軟件平臺結(jié)合使用,讓公司和組織能夠提供多重實時定位服務(wù)。具體應(yīng)用包括監(jiān)控員工安全、資產(chǎn)位置,以及流程/工作流優(yōu)化,幫助改善效率、合規(guī)性,并節(jié)省成本。
UWB如何助力實現(xiàn)如此高的精度等級
在測距和定位方面,UWB不像窄帶Wi-Fi和Bluetooth LE那樣易受影響。在錨點和標(biāo)簽之間通信時,UWB通信組件使用極低的信號發(fā)送功率,輻射更大的范圍帶寬,提供比窄帶信號更快的脈沖上升和下降時間。
精心布置的錨點會提供被標(biāo)記物體的不同距離。在已知錨點的準(zhǔn)確位置的情況下,可以精準(zhǔn)確定該物體在二維和三維空間內(nèi)的位置。
雙向測距(TWR)和到達(dá)時間差(TDoA)測距方法可以消除墻面和機器反射對信號響度的影響。其他UWB測距方法包括到達(dá)相位差(PDoA)和反向TDoA (RTDoA),為不同類型的部署提供優(yōu)勢。參見圖1。
Figure 1: Secure two-way ranging between UWB tag and anchor.
Noccela的微定位
采用Noccela解決方案時,錨點就是在本地或云中運行的定位引擎的網(wǎng)關(guān),會實時保存定位數(shù)據(jù)。錨點通過以太網(wǎng)線纜或Wi-Fi連接至網(wǎng)絡(luò)。一旦錨點獲得網(wǎng)絡(luò)連接,它們會建立VPN通道,通向運行指定定位引擎的主機。這些錨點將數(shù)據(jù)發(fā)送給定位引擎,后者控制自身分配到的錨點和標(biāo)簽。必要時,數(shù)據(jù)可以通過固定連接或申請到的連接實施傳輸。
定位引擎也會自動校準(zhǔn)錨點位置,簡化和加快安裝過程。強大的接入點接口(API)能實現(xiàn)與門戶網(wǎng)站、服務(wù)和第三方解決方案的連接,例如Kafka等傳輸引擎、安全警示系統(tǒng)、流程優(yōu)化引擎,甚至完整的數(shù)字孿生技術(shù)。參見圖2。
圖2:Noccela系統(tǒng)架構(gòu)
物體跟蹤助力奪冠
Noccela的HPR屬于創(chuàng)新技術(shù),使用TWR和TDoA方法來提升精度和覆蓋范圍。HPR的每個錨點可以覆蓋500平方米范圍,與其他解決方案相比,需要的錨點數(shù)更少,但能對以高達(dá)60 km/h速度移動的物體提供高達(dá)兩厘米級精度的定位。這種覆蓋范圍和高速下的精度在進行體育運動分析時非常有利,Noccela解決方案幫助體育運動團隊將競技水平提升到新的高度。
足球場一般為105米長,68米寬。體育館一般不設(shè)頂棚,再加上物體可能會與場館上空的錨點發(fā)生碰撞,導(dǎo)致無法在場館周圍以外的位置部署錨點。Noccela的HPR解決方案使用16個錨點覆蓋整個球場,這些錨點部署在球場周邊,仍然能夠提供高度精準(zhǔn)的3D定位。
相比更為復(fù)雜的UWB安裝,使用少量精度更高的錨點即可為Noccela的客戶提供所需的精度,且成本更低。如此還可以更快完成部署:許多安裝一般可以在一到兩天內(nèi)完成。.
Noccela的解決方案提供點對點跟蹤解決方案,通過每隊一個錨點的分配方式,上傳近距離接觸數(shù)據(jù)。跟蹤軟件利用時間戳,記錄參與者(標(biāo)簽)每次彼此相距不到2米的情況。當(dāng)報告團隊之中出現(xiàn)病毒感染時,經(jīng)理可以立刻確定所有潛在感染成員并將他們隔離,避免感染整個團隊。
UWB測距方法
超寬帶技術(shù)(UWB)利用飛行時間(ToF)的概念,這是一種通過將信號的飛行時間乘以光速來測量兩個無線電收發(fā)器之間距離的方法。基于這個基本原理,可根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用的需求以不同的方式實現(xiàn)UWB技術(shù)。點擊下方詞條了解更多信息。
下一代HPR 2.0即將發(fā)布
Noccela是Qorvo的解決方案合作伙伴。其初代解決方案是基于Qorvo的DW1000器件開發(fā)的,將要推出的HPR 2.0技術(shù)則采用Qorvo DW3000 UWB IC。Noccela的新一代解決方案將幫助公司保持競爭優(yōu)勢,在微定位服務(wù)領(lǐng)域保持行業(yè)領(lǐng)先。
審核編輯黃昊宇
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