كل ما تحتاج لمعرفته عن النطاق العريض الفائق: ما هذا? لماذا يهم وميزاته

UWB (النطاق العريض الفائق) تكنولوجيا تكتسب شعبية لقدرات تحديد المواقع عالية الدقة لها, لا سيما في التطبيقات مثل الأتمتة الصناعية وتتبع الموظفين في الصناعات عالية الخطورة. ولكن ما هو بالضبط النطاق العريض للغاية, ولماذا يجب أن تكون رعاية الأعمال الخاصة بك? دعنا نستكشف في هذه المدونة.

ما هو النطاق العريض فائق?

النطاق العريض الفائق (UWB) هو أ تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية قصيرة المدى تعمل عبر طيف التردد الواسع (عادة 3.1-10.6 جيجا هرتز). يستخدم الآن بشكل أساسي في خدمات الموقع, على غرار البلوتوث ولكن مع دقة وضع أعلى وصولاً إلى مستوى السنتيمتر. تم تطوير تقنية UWB في الأصل لأنظمة الرادار العسكرية في الستينيات, تم رفع السرية في أوائل العقد الأول من القرن العشرين, ويستخدم الآن في الصناعة والتطبيقات الشخصية. قدرتها على قياس وقت الرحلة (ToF) وزاوية المواجهة (اتفاقية الزراعة) يجعلها مثالية لدقة وآمنة.

كيف تعمل النطاق العريض الفائق?

تدعم تقنية UWB تقنيات متعددة تتراوح, كل مصمم لسيناريوهات محددة. فيما يلي انهيار مبسط للطرق الأكثر شيوعًا:

1.اختلاف الوقت في الوصول (TDOA)

تحسب هذه الطريقة موضع العلامة من خلال قياس الفرق الزمني لإشارات UWB التي تصل إلى المراسي الثابتة المتعددة. على سبيل المثال, إذا أرسلت علامة إشارة, يسجل كل مرساة وقت وصوله. بمقارنة هذه الطوابع الزمنية, يحدد النظام مسافة العلامة بالنسبة لكل مرساة ويحدد موقعه.

2.وقت الرحلة (ToF) / وقت الوصول (شجاع)

يقيس TOF إجمالي الوقت الذي تستغرقه الإشارة للسفر بين جهازين. بالضرب هذه المرة بسرعة الضوء, يحسب المسافة. هناك نوعان من الاختلافات:

اتجاه واحد يتراوح: يتطلب تزامن ساعة دقيق بين الأجهزة, مما يجعلها معقدة ومكلفة.

في اتجاهين: يلغي احتياجات التزامن. الجهاز (أ) يرسل إشارة إلى الجهاز ب, الذي يستجيب على الفور. الجهاز A ثم يحسب وقت الرحلة الدائرية, ضمان أبسط, التنفيذ منخفض التكلفة.

3.واحد على الوجهين في اتجاهين يتراوح (SS-Tower)

نوع فرعي من اتجاهين يتراوح, يتضمن SS-TWR بادئًا واحدًا (على سبيل المثال, هاتف ذكي) والمستجيب (على سبيل المثال, علامة UWB). يرسل البادئ طلبًا واسع النطاق, ويجيب المستجيب باستجابة الطابع الزمني. باستخدام كل من الطوابع الزمنية, يحسب البادئ المسافة.

4.زاوية الوصول (اتفاقية الزراعة) & اختلاف الطور في الوصول (PDOA)

تركز هذه الطرق على الدقة الاتجاهية:

اتفاقية الزراعة: يستخدم هوائيات متعددة لاكتشاف الزاوية التي تصل فيها الإشارة, تمكين تحديد المواقع 2D/3D.

PDOA: يقيس اختلافات الطور في الإشارات المستلمة لتحديد المسافة أو الاتجاه, غالبًا ما يتم دمجها مع AOA لتحسين الدقة.

فوائد النطاق العريض فائقة

لماذا يكتسب UWB الجر? إليك ما يميزه:

دقة عالية & دقة

يحدد موقع الكائنات داخل <10 سم, حتى في الظروف غير المظلية.

مثالي لتتبع الأدوات في المصانع أو توجيه المستخدمين من خلال المساحات الداخلية مثل المطارات.

الكمون المنخفض

ينعش البيانات 1,000 مرات في الثانية - 50x أسرع من GPS. مثالي لتتبع الأصول سريعة الحركة.

استهلاك منخفض للطاقة

نبضات قصيرة ورشقات إشارة فعالة تمتد عمر البطارية.

إجراءات أمنية مشددة

مقاومة للغاية لهجمات التتابع (على سبيل المثال, أولئك الذين يستخدمون لاختراق السيارة بدون مفتاح) لأنه يقيس الوقت والمسافة بدلاً من قوة الإشارة.

الأداء في الوقت الحقيقي

يتيح الاستجابات الفورية, مثل فتح الأبواب وأنت تقترب أو ضبط الأجهزة المنزلية الذكية أثناء التحرك بين الغرف.

تطبيقات النطاق العريض الفائق

ذكي citذ

تدعم تقنية Bide-WideBand تطبيقات مثل التنقل الداخلي الدقيق للغاية في المباني الكبيرة, مدفوعات الهاتف المحمول التي لا تتواصل في بيئات البيع بالتجزئة, وتأمين أنظمة التحكم في الوصول السكنية.

السيارات

مفاتيح CAR الرقمية UWB للاستفادة من إمكانيات التكنولوجيا عالية الدقة وتحديد المواقع لتعزيز وصول السيارة. على سبيل المثال, باستخدام اتصال UWB, يمكن للنظام إلغاء قفل السيارة تلقائيًا عندما يقترب المالك 1 متر وتمكين إشعال المحرك على مقربة. كما تمنع بروتوكولات الأمان المتقدمة في UWB بشكل فعال هجمات الترحيل.

إنترنت الأشياء الصناعية

مجموعات تحديد المواقع UWB باستخدام DL-TDOA (اختلاف وقت الوصلة الهابطة في الوصول) التكنولوجيا مثالية لتتبع الأصول في الصناعات مثل التخزين واللوجستيات. في هذه الأنظمة, مرساة UWB نقل إشارات لمساعدة علامات UWB على تحديد موقعها. ثم تقوم العلامات بتنقل هذه البيانات الموضعية إلى البوابات عبر الطاقة المنخفضة بلوتوث (بليه), تقديم حل تتبع دقيق للغاية وفعال الطاقة.

الرعاية الصحية الذكية

في الرعاية الصحية الذكية, تساعد النطاق العريض للغاية المستشفيات على تتبع المعدات الطبية, مراقبة المرضى, فرض بروتوكولات العدوى, وتبسيط ردود الطوارئ. تقطع دقة المركز السنتيري أوقات البحث, يدير مناطق الحجر الصحي, ويحسن الموظفين والموارد للرعاية العاجلة.

تاريخ موجز لتكنولوجيا النطاق العريض فائقة

ناشئة في الستينيات من خلال تجارب راديو دافع, وضعت UWB الأساس للاتصالات قصيرة المدى فائقة النطاق. ثم الثمانينيات إلى التسعينيات من القرن الماضي ، تقوم مختبرات المنشار بصحبة إشارات نبض الطاقة المنخفضة, مع الأوساط الأكاديمية والاستكشاف للتصوير واستخدامات الرادار, على الرغم من أن التسويق متأخر. أ 2002 تطبيقات FCC الحكام غير المؤمّن, عرض إمكانات UWB في وضع الدقة ونقل البيانات الفعال. بعد عام 2010, دفعت الهواتف الذكية وإنترنت الأشياء تبنيها-دقة تحديد النقطة ومكافحة التداخل لاتصال الجهاز, الملاحة الداخلية, وأجهزة استشعار السيارات. اليوم, تتيح وحدات UWB في الأجهزة المتميزة التتبع المكاني المتقدم, توطيد دورها في النظم الإيكولوجية اللاسلكية الحديثة.

ما هو الاختلافم: النطاق العريض فائقة مقابل Wi-Fi مقابل Bluetooth?

على الرغم من أن Bluetooth و Wi-Fi تستخدم على نطاق واسع تقنيات, إنهم أقل من UWB من حيث الدقة, دقة تحديد المواقع, و RF Security. في حين تدعم معظم التقنيات اللاسلكية النطاق الأساسي, يتجاوزهم UWB بأداء فائق. تعمل في نطاقات الطيف غير المهتمة, UWB يتعايش بسلاسة مع Wi-Fi, بلوتوث, و NFC. طبقتها المادية المحسنة (فاي), كما هو محدد في IEEE 802.15.4z, يتضمن ميزات الأمان المتقدمة مثل التشفير والبيانات العشوائية لمنع الوصول غير المصرح به.

مستقبل النطاق العريض الفائق

كتقنية ناشئة, من المتوقع أن تفيد النطاق العالي العالي العديد من الصناعات بقدرتها على تقديم خدمات تحديد المواقع عالية الدقة. إنه على استعداد للعب دور محوري في إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء) صناعة, دعم التطبيقات مثل التتبع في الوقت الفعلي والتحكم في الوصول. بالإضافة إلى ذلك, من المقرر أن تحدث ثورة في الإلكترونيات الاستهلاكية, بما في ذلك المفاتيح الرقمية والواقع المعزز.