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超宽带/UWB/Ultra-wideband

到底是何方神圣? 超宽带技术(也称为 UWB 或 Ultra-Wideband)其实是一种短距数字无线通讯技术。它以极高的频率传输空间和定向数据。 UWB 技术针对物体的定位精度最高可达 10 厘米。所以凭借其广泛的有效范围,这种强大的无线技术与车间是天造地设的搭档。

超宽带技术(UWB)是怎样崭露头角的?

超宽带技术(UWB)的起源可追溯至 19 世纪 80 年代,海因里希·赫兹(Heinrich Hertz)当时发明了火花间隙发射器,然后古列尔莫·马可尼(Guglielmo Marconi)予以改进并发送了首个横跨大西洋的无线电信号。在二战期间,基于脉冲的宽带无线电技术雷达用于确定物体的距离、角度和速度。七十多年后,iPhone 11 采用了超宽带技术(UWB)为用户提供定位数据。该技术并非独在消费电子产品领域开花结果:最新的市场增长数据显示,超宽带技术在工业 4.0 应用领域也取得了越来越多的成功。该技术的前景一片光明并已发展成为了全球性标准。所以近年来在工业领域,超宽带技术(UWB)已成为室内精确定位和定位服务的关键无线技术。

超宽带技术(UWB)是根据 IEEE 802.15.4z 标准定制的,相较于 窄带 无线电,该技术规定了更宽的频谱。这样一来, UWB 信号只需使用极少的能量就能被发送出去,且不会干扰现有的 无线电系统——因为对这类系统来说, UWB 信号 会在噪声中消失。

UWB 的超宽频谱使得信号发送只需极短的脉冲就能完成。通过这种方式,发送和接收 UWB 信号 的时间点就能被 精准确定。基于准确的时间点或 时间差就能实现高精度的定位。

窄带、宽带和超宽带有何区别?

窄带

窄带是一种在窄频谱内传输信号的数字无线通讯技术。对于窄带通讯,信号带宽远远小于信道的相干带宽。这就表示,信号的带宽不会明显超过信道的相干带宽。

宽带和超宽带

与窄带恰恰相反的是,宽带技术(Wideband)是指频率更宽的通讯信道,它使用了相对较大的频率范围。信号带宽明显大于信道的相干带宽。超宽带技术使得信号脉宽 达到了纳秒级,该技术以至少 500 MHz 的高带宽发送信号。由于时间分辨率高,所以可精准确定发送时间点,而且超宽带技术实现了脉冲运行时间的超高精度测量。而且由于脉宽短,金属物体导致的反射对定位精度影响甚微。对物体的定位精度可高可达 10 厘米级。

哪种用于定位的测量技术可与 omlox 配合?

下行到达时间差(DL-TDoA)

下行 TDoA 适用于无限数量的可跟踪装置。这种以标签为中心的模式与使用 GPS 类似。只有下行信号会被卫星发送至标签。基于这些信号和数颗卫星的已知位置,标签会自行计算出自身位置。

上行到达时间差(UL-TDoA)

在这种模式下, 一个最高能效的标签会向周围的卫星发送信号。 由于这些卫星是同步的,它们就可借助到达时间差来计算出标签的位置。

重建时间差(RToF)

这种能量优化型的双路测距模式以标签和卫星之间的单次握手为基础,而且周围的其他卫星也会接收并处理该握手信号。因为这些卫星已经同步,所以它们可以计算出所有卫星之间的运行时间。

超宽带技术(UWB)适合哪些用途?

得益于精确的定位数据、高时间分辨率以及稳定的信号传输,超宽带(UWB)无线通讯技术在生产和物流相关的应用领域中脱颖而出,明显优于其他备选技术。

1. 资产跟踪

通过资产跟踪,用户可跟踪机床/AGV 的负荷情况并访问历史运输数据和轨迹。用户借此就可提高生产效率并改善产能利用率。

2. 自动预订

基于地理围栏,可借助触发器触发特定事件,例如自动预订。通过这种方式,只要订单到达相应区域或内部物流工作人员一旦被自动优先,订单就可被自动预定。 这不仅提高了生产效率也减少了废料,从而为无纸化工厂铺平了道路。

3. 机器导航(AGV)

AGV 可根据与员工的距离来加减速,从而提高车间的安全性。

4. 人工导航(VR)

AR 导航降低了对员工的要求,并且让零件和物品的搜索变得更容易。优势:减少了员工培训成本并提高了生产效率。

5. 自动化文档记录

借助自动化文档记录可实现设备和机床的自动化盘存。除此之外,现场服务、机床调整与机床更新这三者的时间和地点信息也会被记录下来。

6. 运动分析

观察并分析车间内的所有运动。这样就能提高您工厂的透明度,并识别优化潜力。

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