精准定位不可或缺 UWB前进商用市场

超宽带（Ultra Wideband；UWB）是一种无载波通讯技术，特色是具有强大抗干扰性、高传输速度、高安全性、以及低耗电之优点。其传输速率可达到480Mbps，是蓝牙标准的159倍，是Wi-Fi标准的18.5倍，因此非常适合应用于大量传输。而因为UWB的频率比较高、波长也比较短，所以可以用来实现高精度的定位应用，特别是在室内定位的领域。

透过UWB来打造精准的室内定位系统，是为了能精准定位人员、物料、设备、车辆等装置的位置，以方便进行各种不同的更高精度应用，例如人员物体的追踪、智能机器人的运用等，UWB都可以扮演最佳的定位技术。有些解决方案透过UWB搭配其他无线技术例如UHF RFID等，能用于协助企业达到更完整的管理模式，有效地为各行各业达到更安全、更准确的定位管理，以创造更多利润、并降低营运成本。

UWB室内定位功能


 
图一 : UWB定位的精度提供了明显优势，其应用案例之一就是仓库的自动化。员工能够在客户订购商品时，快速找到它们。

UWB是一种可用于室内定位的短距离无线电技术。自从FCC于2005年首次开放UWB无线电频谱用于商业用途以来，UWB定位系统用于物联网技术已经引起了产业的广泛关注。这主要是由于UWB定位系统提供的定位精准度，一般来说，UWB室内地位系统能够实时精准定位到30公分或者更小的范围内。

与低功耗蓝牙和Wi-Fi相比，UWB定位是透过传输时间的方法来进行测距，也就是Time of Fly（ToF），而不是测量其信号强度（RSSI）的方式来完成的。这种方法主要是测量一个对象和几个接收器（通常是与锚点）之间的光飞行时间。对于精确定位来说，至少需要3个接收器来进行三边测量。

此外，接收器和发射器之间也必须要有直接的讯号接触。透过追踪物体上的UWB卷标，将具备ID、ToF与时间标记的数据发送到定位器，再利用光飞行的时间来计算该物体的距离。透过3个到多个定位器节点的数据，就可以进行精确度达到10～30公分的精准定位。

UWB之所以可以实现这种精度，主要归功于它用于传输数据的超大带宽（约3～10GHz）。使用更大带宽意味着讯号的波长可以更短。因此UWB讯号可以用更低功率来传输，并降低对于其他无线电频谱系统的干扰，例如手机和无线电等。

UWB定位的应用
通常在工业环境中的室内定位技术需要非常精确的数据。使用UWB进行室内定位具有一些明显的优势，包括其精确度可以达到10～30公分，比使用Wi-Fi的5～15米要精准得多，而延迟时间也非常低。高度差也可以精确测量。然而，由于UWB技术是一种特殊的解决方案，需要适当的设备，因此主要多应用于特殊产业应用上。

虽然精准的室内定位对于某些应用来说可能非常重要，但这并不是立即寻址系统（RTLS）唯一被重视的指标。包括成本和易用性，都是选择室内定位技术时，必须考虑的其他关键因素。

目前应用在工业4.0的UWB室内定位系统，是为了能精准定位人员、物料、设备、与车辆等的位置，以方便工厂进行各方面的应用，如人员物体的追踪、智能机器人的运用等。以下是几种工业中UWB定位技术的应用案例：

●公司或工厂人员的定位，可随时清楚显示位置供调度的使用。

●公司或工厂人员在工安上的应用，譬如危险区域的进入与监控。

●博物馆或是展馆物体位移应用，譬如对展示物品的移动及管理。

●工厂仓储管理物体定位的应用，如物料的标明及管理与领用。

●工厂仪器设备或移动负载车体的定位控制。

●各种需要精确度判别的应用，如无人飞机、机器人及自动仓储等。

UWB定位的优点


 

本文引用地址：
http://www.eepw.com.cn/article/202202/431511.htm

图二 : 使用UWB定位，就可以轻松获取大型仓库中的所有物品位置信息。

UWB定位技术的定位精度，提供了明显的优势，其应用案例之一就是仓库的自动化。像亚马逊这样的公司拥有巨大的仓库，里面装满了数十万甚至数百万种不同的物品；获利能力取决于管理劳动力成本，意思就是让员工能够在客户订购商品时，快速找到它们。

使用UWB立即寻址技术，就可以轻松获取大型仓库中的所有物品位置信息。配备位置卷标的扫描仪，会在工作人员将每件物品扫描入库时，传输有关其位置的信息。记录有关位置的三维数据，以便可以轻松获取它们来完成客户订单。

安全是UWB定位除了准确性之外的另一个特色。例如，在工作人员需要与机器保持最小距离的工厂产在线，如果人员误入危险区域，UWB定位系统就可以向机器人发出关闭讯号。

UWB定位的缺点
虽然没有其他室内定位系统可以与UWB的精准度相抗衡，但要达到这种精准度却是有相当代价的。UWB定位系统的基础设施和位置卷标价格昂贵，通常比起蓝牙或其他系统的卷标和阅读器成本高出10倍，而蓝牙定位的精确度约在一到两米的范围内。由于许多企业发现并不需要达到如此精确的定位，因此会退而求其次，采用蓝牙定位来节省成本。

此外，UWB定位需要至少三个接收器来接收卷标讯号，这些卷标成本非常昂贵，它们必须同步精准到奈秒等级，系统才能准确计算位置。在许多设备中，标签透过缆线连接以保持同步，这增加了设置的成本和难度。

结语
对于需要精确定位以提高生产力或安全性的应用，UWB的确是最佳选择。但是由于设置的成本和复杂性，企业应该考虑是否真的需要能够精确定位资产、材料和人员的位置，或者他们是否可以透过一般的位置信息就可以满足需求。因此除非需要精确定位，否则蓝牙或Wi-Fi定位其实就可以以更低的成本来实现室内定位工作。