超寬頻/UWB/Ultra-wideband

到底是何方神聖? 超寬頻技術(也稱為 UWB 或 Ultra-wideband)其實是一種短距數字無線通訊技術。它以極高的頻率傳輸空間和定向資料。 UWB 技術針對物體的定位精度最高可達 10 公分。所以憑藉其廣泛的有效範圍,這種強大的無線技術與車間是天造地設的搭檔。

超寬頻技術(UWB)是怎樣嶄露頭角的?

超寬頻技術(UWB)的起源可追溯至 19 世紀 80 年代,海因里希·赫茲(Heinrich Hertz)當時發明了火花間隙發送器,然後古列爾莫·馬可尼(Guglielmo Marconi)予以改進並發送了首個橫跨大西洋的無線電信號。在二戰期間,基於脈衝的寬頻無線電技術雷達用於確定物體的距離、角度和速度。七十多年後,iPhone 11 採用了超寬頻技術(UWB)為用戶提供定位資料。該技術並非獨在消費電子產品領域開花結果:最新的市場增長數字顯示,超寬頻技術在工業 4.0 應用領域也取得了越來越多的成功。該技術的前景一片光明並已發展成為了全球性標準。所以近年來在工業領域,超寬頻技術(UWB)已成為室內精確定位和定位服務的關鍵無線技術。

超寬頻技術(UWB)是根據 IEEE 802.15.4z 標準定制的,相較於 窄頻 無線電,該技術規定了更寬的頻譜。這樣一來, UWB 訊號只需使用極少的能量就能被發送出去,且不會干擾現有的 無線電系統——因為對這類系統來說, UWB 訊號 會在雜訊中消失。

UWB 的超寬頻譜使得訊號發送只需極短的脈衝波就能完成。透過這種方式,發送和接收 UWB 訊號 的時間點就能被 精準確定。基於準確的時間點或 時間差就能實現高精度的定位。

窄頻、寬頻和超寬頻有何區別?

窄頻

窄頻是一種在窄頻譜內傳輸訊號的數字無線通訊技術。對於窄頻通訊,訊號頻寬遠遠小於頻道的相干頻寬。這就表示,訊號的頻寬不會明顯超過頻道的相干頻寬。

寬頻和超寬頻

與窄頻恰恰相反的是,寬頻技術(Wideband)是指頻率更寬的通訊頻道,它使用了相對較大的頻率範圍。訊號頻寬明顯大於頻道的相干頻寬。超寬頻技術使得訊號脈衝長度 達到了奈秒級,該技術以至少 500 MHz 的高頻寬發送訊號。 由於時間解析度高,所以可精準確定發送時間點,而且超寬頻技術實現了脈衝運行時間的超高精度量測。而且由於脈衝長度短,金屬物體導致的反射對定位精度影響甚微。對物體的定位精度可高達 10 公分級。

哪種用於定位的量測技術可與 omlox 配合?

下行到達時間差(DL-TDoA)

下行 TDoA 適用於無限數量的可跟踪裝置。這種以標籤為中心的模式與使用 GPS 類似。只有下行訊號會被衛星發送至標籤。基於這些訊號和數顆衛星的已知位置,標籤會自行計算出自身位置。

上行到達時間差(UL-TDoA)

在這種模式下, 一個最高能效的標籤會向周圍的衛星發送訊號。 由於這些衛星是同步的,它們就可藉助到達時間差來計算出標籤的位置。

重建時間差(RToF)

這種能量優化型的雙路測距模式以標籤和衛星之間的單次握手為基礎,而且周圍的其他衛星也會接收並處理該握手訊號。因為這些衛星已經同步,所以它們可以計算出所有衛星之間的運行時間。

超寬頻技術(UWB)適合哪些用途?

得益於精確的定位資料、高時間解析度以及穩定的訊號傳輸,超寬頻(UWB)無線通訊技術在生產和物流相關的應用領域中脫穎而出,明顯優於其他備選技術。

1. 資產跟蹤

透過資產跟蹤,用戶可跟蹤機台/AGV 的負荷情況並存取歷史運輸資料和軌跡。用戶藉此就可提高生產力並改善產能利用率。

2. 自動預訂

基於地理圍欄,可藉助觸發器觸發特定事件,例如自動預訂。透過這種方式,只要訂單到達相應區域或內部物流工作人員一旦被自動優先,訂單就可被自動預定。 這不僅提高了生產力也減少了廢料,從而為無紙化工廠鋪平了道路。

3. 機器導航(AGV)

AGV 可根據與員工的距離來加減速,從而提高車間的安全性。

4. 人工導航(VR)

AR 導航降低了對員工的要求,並且讓零件和物品的搜尋變得更容易。優勢:減少了員工培訓工作並提高了生產力。

5. 自動化文件記錄

藉助自動化文件記錄可實現設備和機台的自動化盤存。除此之外,現場服務、機台調整與機台更新這三者的時間和地點資訊也會被記錄下來。

6. 運動分析

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