iPhone11的黑科技UWB在工业物联网有何应用?

导读:Iphone11推出的U1芯片利用UWB(UltraWideband,超宽带)技术实现了手机的空间感知能力,只需要将iPhone指向其他人的iPhone,系统就会优先排序,更快速地共享文件。

什么是UWB?

超宽带(UWB)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展,认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。超宽带和其它的“窄带"或者“宽带"主要有两方面的区别:一是超宽带的带宽明显大于目前所有通信技术的带宽;二是超宽带的无载波传输方式。

UWB技术主要有下列特点:

(1)发射功率低。超宽带无线电的射频带宽可达1GHz以上,所需的平均功率很小。在短距离应用中,UWB发射机的发射功率低于1mW;低发射功率可以延长系统电源工作时间,况且发射功率小,其电磁波辐射对人体的影响也会很小。这样,UWB的应用领域就广。

(2)多径分辨能力强。UWB采用持续时间极短的窄脉冲,其时间、空间分辨力都很强,因此系统的多径分辨率极高,1ns脉冲的多径分辨率为30cm,接收机通过分集可以获得很强的抗衰落能力。

(3)传输速率高。UWB使用GHz级的超宽频带,所以即使把发送信号功率谱密度控制得很低,也可以实现高达100~ 500Mbit/s的信息速率。

(4)带宽极宽。UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz。UWB系统容量大,在半径10m的区域内,允许6个发射机同时工作,每个发射机的数据速率以大于50Mbit/s计算,总数据速率约为300Mbit/s,空间容量大于1000kbit/(s·m2)。

(5)抗干扰性能强。UWB采用扩频跳频工作方式,这种工作方式抗信号干扰的能力较强。在发射时,将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声;接收时,将信号能量还原出来,在解扩过程中产生扩频增益。因此与IEEE802. 11a、IEEE802. 11b和蓝牙相比,在同等码速条件下,UWB具有更强的抗干扰性。

(6)安全性高。作为通信系统的物理层技术具有天然的安全性能。由于UWB信号--般把信号能量弥散在极宽的频带范围内,对一般通信系统,UWB信号相当于白噪声信号。并且大多数情况下,UWB信号的功率谱密度低于自然的电子噪声,从电子噪声中将脉冲信号检测出来是一-件非常困难的事。采用编码对脉冲参数进行伪随机化后,脉冲的检测将更加困难。

(7)低功耗。UWB设备可以使用小于1mW的发射功率,这样就大大延长了系统电源的工作时间。UWB技术的系统功耗也相当低,59~70mW就可以满足它的工作要求,功耗还不到目前各种无线传输技术的1%。

(8)工程简单,造价便宜。在工程实现上,UWB比其它无线技术要简单得多,可全数字化实现。它只需要以一种数学方式产生脉冲,并对脉冲产生调制,而这些电路都可以被集成到一个芯片上,设备的成本很低。

UWB的超强穿透性和抗干扰性给物联网环境下的室内定位带来了新的机遇,物联网成为近年科技发展的新风口,大大小小的物联网公司蜂拥而出。相比蓝牙、WiFi、GPS、北斗等定位方式,UWB更加有优势,在工业物联网(IIoT)的应用也必将逐渐拓展开来。

UWB超强回归,赋能智能制造

目前几米智能制造解决方案可以在同一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能,使用统一的数据库和通过网络联结可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门等提供车间管理信息服务。通过数字化制造过程来帮助企业实现完整的闭环生产,实现智能制造和智能管理。

UWB技术如果应用到智能制造,一方面能够对工厂室内的设备管理及作业提供强有力的实时位置数据支持,对生产过程进行实时管理和信息反馈;另一方面,UWB技术可以优化无人仓储管理,实现更加自动化、智能化的出入库管理以及物资定位管理。

UWB凭借其精度高、抗干扰抢、穿透力高、低功耗、成本低等多方面的优势,还可广泛应用于博物馆、消防救援、司法监狱管理、物流管理、医疗设备管理、可穿戴电子设备等各种场景。

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