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定位服務(wù)變得更加精準(zhǔn)

T定位服務(wù)背后的技術(shù)持續(xù)改變著我們工作、娛樂和聯(lián)系方式。在GPS的推動下，送貨到家的電子商務(wù)零售業(yè)呈現(xiàn)爆炸式增長，讓我們無需再為購物東奔西跑。Wi-Fi幫助提高了定位的準(zhǔn)確性。藍(lán)牙?技術(shù)用在汽車中以后，在車主靠近汽車幾米的距離內(nèi)，車門會自動打開。而超寬帶(UWB)技術(shù)的厘米級精度使定位和通信精度都達(dá)到新的水平，令以前的這些技術(shù)都望塵莫及。UWB是Noccela等公司提供的微定位服務(wù)背后的儀器技術(shù)，將以我們無法想象的方式持續(xù)影響我們的生活。

Noccela是一家解決方案開發(fā)公司和微定位服務(wù)提供商，總部位于芬蘭，是基于UWB構(gòu)建的實(shí)時定位服務(wù)(RTLS)領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。自2015年以來，Noccela一直致力于：

實(shí)現(xiàn)工業(yè)運(yùn)營現(xiàn)代化
進(jìn)一步提高體育運(yùn)動分析水平
改變零售業(yè)的運(yùn)作方式
通過高度精準(zhǔn)的接觸者追蹤，讓人們在保持正常社會生活的同時，注意避免接觸新冠病毒。

自2014年以來，Noccela在為高要求的多層環(huán)境部署UWB方面始終走在前沿，以實(shí)現(xiàn)RTLS IoT。該公司的軟件和硬件都為自主設(shè)計(jì)。其定位服務(wù)集成了位置數(shù)據(jù)API和工作流引擎，用于進(jìn)行流程管理。Noccela還為零售環(huán)境和接觸者追蹤提供端到端解決方案。有關(guān)更多信息，請?jiān)L問Noccela.com。

Noccela最新一代的UWB技術(shù)采用其高性能測距(HPR)算法，提供高精度，支持海量標(biāo)簽、大覆蓋范圍、更長的電池續(xù)航和雙向通信。該公司基于 Qorvo DW1000 UWB器件構(gòu)建其解決方案。

助力工業(yè)數(shù)字化

Noccela從2014年開始研究用于工業(yè)應(yīng)用的微定位技術(shù)。在通過工業(yè)4.0、智能工廠和精益計(jì)劃實(shí)現(xiàn)工業(yè)運(yùn)營數(shù)字化時，亞米到厘米級微定位非常關(guān)鍵。流程優(yōu)化和安全是大多數(shù)工廠首要考慮的兩大因素。通過將人、事件、時間和位置信息與人員、工具、物資、貨品和機(jī)器進(jìn)行實(shí)時關(guān)聯(lián)，讓雙方都保持信息暢通。總而言之，提高效率的最佳方式之一就是，先弄清楚瓶頸在哪里。想要找回?cái)[錯位置的工具、棧板或車輛，最有效的方式是先確定它們目前的確切位置。而要讓工人和機(jī)器之間保持安全距離，最佳方式則是實(shí)時精準(zhǔn)掌握彼此的位置?；赨WB的微定位服務(wù)可以實(shí)時提供這些信息，允許系統(tǒng)即時測量、分析和發(fā)出提醒。而Noccela在該領(lǐng)域具備深厚的專業(yè)知識。

為了構(gòu)建工業(yè)級解決方案，Noccela的工程師們研究了Bluetooth? low energy (LE)和UWB，發(fā)現(xiàn)Bluetooth LE在高精度定位能力方面存在限制，主要是Bluetooth LE的接收信號強(qiáng)度指示器(RSSI)方法。它會受到多路徑，以及來自物體和金屬機(jī)器的干擾影響，無法在工業(yè)和其他環(huán)境中提供可靠、精準(zhǔn)的物體測距和定位。但UWB可以。

Ultra-Wideband for Dummies

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采用UWB的傳感器、標(biāo)簽和智能設(shè)備能夠識別并確認(rèn)人和物的位置，與其他硬件和軟件平臺結(jié)合使用，讓公司和組織能夠提供多重實(shí)時定位服務(wù)。具體應(yīng)用包括監(jiān)控員工安全、資產(chǎn)位置，以及流程/工作流優(yōu)化，幫助改善效率、合規(guī)性，并節(jié)省成本。

UWB如何助力實(shí)現(xiàn)如此高的精度等級

在測距和定位方面，UWB不像窄帶Wi-Fi和Bluetooth LE那樣易受影響。在錨點(diǎn)和標(biāo)簽之間通信時，UWB通信組件使用極低的信號發(fā)送功率，輻射更大的范圍帶寬，提供比窄帶信號更快的脈沖上升和下降時間。

精心布置的錨點(diǎn)會提供被標(biāo)記物體的不同距離。在已知錨點(diǎn)的準(zhǔn)確位置的情況下，可以精準(zhǔn)確定該物體在二維和三維空間內(nèi)的位置。

雙向測距(TWR)和到達(dá)時間差(TDoA)測距方法可以消除墻面和機(jī)器反射對信號響度的影響。其他UWB測距方法包括到達(dá)相位差(PDoA)和反向TDoA (RTDoA)，為不同類型的部署提供優(yōu)勢。參見圖1。

Figure 1: Secure two-way ranging between UWB tag and anchor.

Noccela的微定位

采用Noccela解決方案時，錨點(diǎn)就是在本地或云中運(yùn)行的定位引擎的網(wǎng)關(guān)，會實(shí)時保存定位數(shù)據(jù)。錨點(diǎn)通過以太網(wǎng)線纜或Wi-Fi連接至網(wǎng)絡(luò)。一旦錨點(diǎn)獲得網(wǎng)絡(luò)連接，它們會建立VPN通道，通向運(yùn)行指定定位引擎的主機(jī)。這些錨點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送給定位引擎，后者控制自身分配到的錨點(diǎn)和標(biāo)簽。必要時，數(shù)據(jù)可以通過固定連接或申請到的連接實(shí)施傳輸。

定位引擎也會自動校準(zhǔn)錨點(diǎn)位置，簡化和加快安裝過程。強(qiáng)大的接入點(diǎn)接口(API)能實(shí)現(xiàn)與門戶網(wǎng)站、服務(wù)和第三方解決方案的連接，例如Kafka等傳輸引擎、安全警示系統(tǒng)、流程優(yōu)化引擎，甚至完整的數(shù)字孿生技術(shù)。參見圖2。

圖2：Noccela系統(tǒng)架構(gòu)

物體跟蹤助力奪冠

Noccela的HPR屬于創(chuàng)新技術(shù)，使用TWR和TDoA方法來提升精度和覆蓋范圍。HPR的每個錨點(diǎn)可以覆蓋500平方米范圍，與其他解決方案相比，需要的錨點(diǎn)數(shù)更少，但能對以高達(dá)60 km/h速度移動的物體提供高達(dá)兩厘米級精度的定位。這種覆蓋范圍和高速下的精度在進(jìn)行體育運(yùn)動分析時非常有利，Noccela解決方案幫助體育運(yùn)動團(tuán)隊(duì)將競技水平提升到新的高度。

足球場一般為105米長，68米寬。體育館一般不設(shè)頂棚，再加上物體可能會與場館上空的錨點(diǎn)發(fā)生碰撞，導(dǎo)致無法在場館周圍以外的位置部署錨點(diǎn)。Noccela的HPR解決方案使用16個錨點(diǎn)覆蓋整個球場，這些錨點(diǎn)部署在球場周邊，仍然能夠提供高度精準(zhǔn)的3D定位。

相比更為復(fù)雜的UWB安裝，使用少量精度更高的錨點(diǎn)即可為Noccela的客戶提供所需的精度，且成本更低。如此還可以更快完成部署：許多安裝一般可以在一到兩天內(nèi)完成。.

Noccela的解決方案提供點(diǎn)對點(diǎn)跟蹤解決方案，通過每隊(duì)一個錨點(diǎn)的分配方式，上傳近距離接觸數(shù)據(jù)。跟蹤軟件利用時間戳，記錄參與者（標(biāo)簽）每次彼此相距不到2米的情況。當(dāng)報(bào)告團(tuán)隊(duì)之中出現(xiàn)病毒感染時，經(jīng)理可以立刻確定所有潛在感染成員并將他們隔離，避免感染整個團(tuán)隊(duì)。

UWB測距方法

超寬帶技術(shù)(UWB)利用飛行時間(ToF)的概念，這是一種通過將信號的飛行時間乘以光速來測量兩個無線電收發(fā)器之間距離的方法。基于這個基本原理，可根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用的需求以不同的方式實(shí)現(xiàn)UWB技術(shù)。點(diǎn)擊下方詞條了解更多信息。

高性能測距(HPR)

雙向測距(TWR)

到達(dá)時間差(TDoA)和反向TDoA

到達(dá)相位差(PDoA)

下一代HPR 2.0即將發(fā)布

Noccela是Qorvo的解決方案合作伙伴。其初代解決方案是基于Qorvo的DW1000器件開發(fā)的，將要推出的HPR 2.0技術(shù)則采用Qorvo DW3000 UWB IC。Noccela的新一代解決方案將幫助公司保持競爭優(yōu)勢，在微定位服務(wù)領(lǐng)域保持行業(yè)領(lǐng)先。

審核編輯黃昊宇

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