在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，室內(nèi)外定位技術(shù)已成為眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高效運(yùn)作與智能管理的關(guān)鍵支撐。從工業(yè)生產(chǎn)中的人員與設(shè)備追蹤，到智能建筑里的便捷導(dǎo)航與安防監(jiān)控，精準(zhǔn)定位需求無處不在。其中，UWB 技術(shù)以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)脫穎而出，備受關(guān)注。
UWB，即超寬帶技術(shù)，是一種無載波通信技術(shù)。它利用納秒至微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，信號(hào)輻射極低，約為手機(jī)輻射的千分之一，在工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用時(shí)，不會(huì)干擾其他儀器儀表，保障工業(yè)自動(dòng)化精密運(yùn)行。
超寬帶的 “超寬” 體現(xiàn)在兩方面。一方面，F(xiàn)CC 等法規(guī)為其分配了 3.1GHz 到 10.6GHz、帶寬達(dá) 7.5GHz 的寬廣頻譜資源；另一方面，其載波帶寬遠(yuǎn)超常規(guī)，法規(guī)規(guī)定通信載波的 - 10dB 帶寬需大于 500M 才符合超寬帶標(biāo)準(zhǔn)。基于這些特性，UWB 技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著。
一、UWB 技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)
1.1 抗干擾性能強(qiáng)
UWB 采用擴(kuò)頻信號(hào)，處理增益大，信號(hào)發(fā)射功率低，甚至低于普通設(shè)備噪聲。所以在相同碼速下，其抗干擾能力遠(yuǎn)超其他通信方式。在工廠車間等復(fù)雜電磁環(huán)境中，眾多設(shè)備產(chǎn)生大量干擾，UWB 定位系統(tǒng)仍能穩(wěn)定工作，準(zhǔn)確獲取定位信息。
1.2 傳輸速率高
超寬的帶寬讓 UWB 能實(shí)現(xiàn)上百兆的傳輸速率，滿足數(shù)據(jù)快速傳輸需求。如在高清視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景中，UWB 技術(shù)可確保數(shù)據(jù)快速、穩(wěn)定傳輸，為后續(xù)分析處理提供及時(shí)數(shù)據(jù)支持。
1.3 功耗低
FCC 規(guī)定 UWB 在民用設(shè)備上的最大平均功率譜密度為 - 41.3dBm/MHz，這使其在電池供電設(shè)備中廣泛應(yīng)用。以定位標(biāo)簽為例，采用 UWB 技術(shù)的標(biāo)簽功耗低，大大延長電池使用壽命，降低更換電池的頻率與成本。在人員定位應(yīng)用中，工作人員佩戴的 UWB 定位標(biāo)簽可長時(shí)間工作。
1.4 保密性好
UWB 采用擴(kuò)頻信號(hào)，只有接收端和發(fā)射端擴(kuò)頻碼一致才能正確解調(diào)，保障通信保密性。在金融機(jī)構(gòu)等對(duì)信息安全要求高的場(chǎng)所，UWB 技術(shù)能確保定位信息安全傳輸，防止信息被竊取或篡改。
隨著 UWB 技術(shù)成熟，其應(yīng)用范圍不斷拓展，在智慧工地人員定位及安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用突出。通過將室外 GPS 定位 (4G 傳輸) 與室內(nèi) UWB 定位技術(shù)結(jié)合，打造出全方位精準(zhǔn)定位與安全監(jiān)管體系。
二、室內(nèi)外一體化定位方案詳解
2.1 室內(nèi)定位
采用 UWB 主動(dòng)定位技術(shù)，基于 TOF (Time of Flight) 測(cè)距原理。每隔 50 米布設(shè)一個(gè) ubeacon，定位精度可達(dá) 1 米以內(nèi)，能精準(zhǔn)追蹤人員在室內(nèi)復(fù)雜建筑區(qū)域的位置與行動(dòng)軌跡。在大型商業(yè)建筑或工廠廠房中，UWB 室內(nèi)定位系統(tǒng)可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確確定人員位置，為人員管理、安全保障和應(yīng)急救援提供支持。
2.2 室外定位
運(yùn)用 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)，定位精度 3 - 5 米左右，滿足開闊施工場(chǎng)地定位需求。同時(shí)采用 TOF 雙向測(cè)距技術(shù)實(shí)現(xiàn)鉤機(jī)防撞預(yù)警，誤差在 10 - 30 厘米，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。在工地等開闊場(chǎng)地，GPS 定位提供位置信息，對(duì)鉤機(jī)采用 UWB 的 TOF 雙向測(cè)距技術(shù)防撞預(yù)警，提高施工安全性。
2.3 部署便捷
基站無需供電與聯(lián)網(wǎng)，降低布設(shè)難度和成本，減少繁瑣布線工作。在臨時(shí)場(chǎng)所或難以布線區(qū)域，如臨時(shí)搭建的展覽場(chǎng)館，UWB 定位系統(tǒng)可快速部署，提供定位服務(wù)。
2.4 高效運(yùn)算
標(biāo)簽基于測(cè)距距離解算自身位置，降低服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)和算力負(fù)載，減少標(biāo)簽位置更新延時(shí)，提升標(biāo)簽并發(fā)容量，確保在人員密集的工地環(huán)境穩(wěn)定運(yùn)行。在人員眾多的施工現(xiàn)場(chǎng)，UWB 定位系統(tǒng)能高效處理大量標(biāo)簽位置信息，保證定位準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)。
2.5 成本低廉
Lora 數(shù)據(jù)回傳距離遠(yuǎn)，Lora 網(wǎng)關(guān)布設(shè)密度低，降低網(wǎng)絡(luò)部署成本，提高系統(tǒng)性價(jià)比。通過合理選擇數(shù)據(jù)傳輸方式和設(shè)備，在保證定位系統(tǒng)性能的同時(shí)，降低建設(shè)和運(yùn)營成本。
在智慧工地中，該室內(nèi)外一體化定位方案作用重大。一旦發(fā)生高空墜物、坍塌等緊急事故，系統(tǒng)能迅速基于定位信息鎖定被困人員位置，為救援爭(zhēng)取時(shí)間，減少人員傷亡。
三、UWB 技術(shù)的其他應(yīng)用領(lǐng)域
除智慧工地外，UWB 技術(shù)在其他領(lǐng)域也前景廣闊。
3.1 工業(yè)制造
在工業(yè)制造領(lǐng)域，UWB 技術(shù)可用于生產(chǎn)線上設(shè)備和物料定位，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)流程精準(zhǔn)控制。通過實(shí)時(shí)定位，優(yōu)化生產(chǎn)布局，提高生產(chǎn)效率，減少物料浪費(fèi)和設(shè)備故障。如汽車制造工廠中，UWB 定位系統(tǒng)可追蹤汽車零部件位置，確保按時(shí)、準(zhǔn)確到達(dá)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高汽車生產(chǎn)質(zhì)量和效率。
3.2 醫(yī)療保健
在醫(yī)療保健領(lǐng)域，UWB 技術(shù)可用于醫(yī)院內(nèi)人員和設(shè)備定位，幫助醫(yī)護(hù)人員快速找到設(shè)備和藥品，提高醫(yī)療服務(wù)效率和質(zhì)量。還可用于患者實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和追蹤，對(duì)特殊護(hù)理患者，醫(yī)護(hù)人員可通過 UWB 定位系統(tǒng)了解患者位置和行動(dòng)軌跡，確保患者安全。
3.3 智能家居
在智能家居領(lǐng)域，UWB 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備精準(zhǔn)定位和互聯(lián)互通，提供便捷、智能的家居體驗(yàn)。用戶可通過手機(jī) UWB 應(yīng)用快速找到丟失設(shè)備，智能門鎖可通過 UWB 技術(shù)識(shí)別用戶身份自動(dòng)開鎖，提高家居安全性和便利性。
3.4 物流倉儲(chǔ)
在物流倉儲(chǔ)領(lǐng)域，UWB 技術(shù)可用于貨物定位和追蹤，提高倉儲(chǔ)管理效率和準(zhǔn)確性。通過在貨物上安裝 UWB 標(biāo)簽，倉庫管理人員可實(shí)時(shí)了解貨物位置和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)快速入庫、出庫和盤點(diǎn)，優(yōu)化倉儲(chǔ)空間利用，降低物流成本。
