超宽带 (UWB) 是一种用于传输数据的无线技术,可将无线电能量传播到非常宽的频带上,并具有非常低的功率谱密度。顾名思义,它使用数千兆赫 (GHz) 的宽频谱。UWB 还具有高带宽和极高数据吞吐量的特点。
UWB 发射机以前称为“脉冲无线电”,可在宽频谱频率上发送数十亿个脉冲。然后,相应的接收器通过侦听发射器发送的熟悉的脉冲序列将脉冲转换为数据。脉冲大约每两纳秒发送一次。这有助于UWB实现实时精度。简而言之,超宽带旨在短距离传输大量数据,而无需使用太多功率。
无论您是否了解所涉及的确切物理原理,我们都可能亲身经历过传统无线电系统的困境。这是因为这些系统容易受到电磁干扰——不需要的射频信号会破坏您的信号并对您的信号产生负面影响。这种干扰会导致传统无线电系统的崩溃,并导致电视、收音机、无绳电话或移动设备的声音或图像质量下降。使用 UWB,这种干扰大大减少,这与极宽的带宽和低功率谱密度相得益彰。
UWB 通信系统本质上不会被检测和拦截。低传输功率意味着窃听者必须距离发射器非常近(接近 1 米)才能检测到传输的信息。再加上 UWB 脉冲通过每个发射器/接收器对特定的代码进行时间调制,使得 UWB 传输有望安全,因此可能的应用包括军事行动,甚至是那些需要最 高程度安全性的应用
超宽带主要有以下三个应用,都可以给建筑带来巨大的好处:
这是简化流程并提高建筑物接入点安全性的绝佳选择。UWB 可以识别个人接近或远离安全入口的方式,验证安全凭证,并让授权个人通过入口而无需实际出示凭证。
即使在拥挤的多路径信号环境中,UWB 也能提供高精度定位。基于位置的服务具有广泛的应用:
l 让人们轻松地在机场或购物中心等大型场所导航,或在多层停车场找到他们的汽车
l 数字营销机构开展有针对性的活动并生成人流量数据
l 提供个性化优惠的零售商
l 政府机构定制通知
l 活动期间娱乐场所个性化推荐
设备到设备或点对点是定位个人的好方法。UWB 提供两个设备(例如您的设备和亲人的智能手机)之间的精 确相对距离和方向,允许在无需锚点和接入点等基础设施的情况下查找彼此的相对位置。这将使您能够在拥挤的空间中轻松找到彼此或找到放错地方的物品。它还可以方便地找出您的朋友在人群中的位置。
虽然过去主要用于雷达成像,但超宽带市场多年来已大幅增长,并且有大量民用和非民用应用,例如:
l 军事行动:超宽带自诞生以来一直在军事应用中进行探索,因为它具有抗干扰性、可扩展性以及在恶劣条件和环境下的耐用性。
l 消费电子产品:我们已经看到它进入了 iPhone 11 以及三星和索尼等参与 UWB 项目的品牌。设备。事实上,作为第 一家在智能手机中集成超宽带的制造商,苹果的超宽带芯片(恰当地命名为U1)是一件大事,是一款在设计时考虑到特殊意识的定位芯片。
l 物联网设备:UWB 快速传输大量数据的能力、高度安全性以及广泛的范围(使其适合多种应用)使其成为物联网 (IoT) 的天然竞争者。一个小问题——范围短——可以通过天线设计来弥补。
l 汽车:UWB 在汽车行业显示出真正的前景,特别是在关键的 FOB 设计中,它可用于更准确地预测这些设备的接近度和整体功效。事实上,大众汽车等汽车巨头已经宣布了这项令人兴奋的技术的预期用例。
建筑空间有两个特殊的超宽带用途:
超宽带在建筑项目中的资产定位方面具有真正的潜力。考虑到大型承包商一年内可能面临高达 120 万美元的更换工具费用和生产力损失,因此强大的工具跟踪系统是保持盈利的关键。工具经理采用了几种方法来跟踪工具和设备,但没有一种方法没有缺点:
l 条形码:也称为设备标签,是一种简单、经济高效的方式来监视各种工具和设备。缺点:您只能在每次扫描它们时才能看到。
l GPS追踪器:我们都知道GPS。每个人都使用 GPS 可靠地从 A 点到达 B 点,但 GPS 也有很多缺点……比如无法接收到信号。这是因为 GPS 需要卫星信号。不仅如此,它还可能成本高昂并且消耗大量电池。
l 蓝牙跟踪器:蓝牙跟踪器利用您移动设备的蓝牙连接,并要求您的物品位于设备的范围内才能生成位置更新。与每次扫描条形码相比,蓝牙跟踪提供了更强大的跟踪功能。其最 大的缺点是缺乏GPS的实时数据和精 确定位能力。
GPS 用于库存跟踪的最 大吸引力在于其准确性。其最 大的缺点是费用过高和电池消耗过多。超宽带与 GPS 的区别在于它能够以闪电般的速度传输大量数据,同时功耗也较低。它还能够在最恶劣的环境中以卓越的精度运行。
正如短距离低功耗蓝牙 (BLE) 非常适合人迹罕至的工作场所一样,超宽带的覆盖范围也很短。通过在整个建筑工地安装多个 UWB 接收器,可以提高覆盖范围和接收效果,精 确跟踪工具移动,精度可达厘米级。UWB 标签可以嵌入到工具中以在工作现场进行跟踪。
如果我们再次考虑超宽带在商业建筑中提供的安全检查点,以验证安全凭证,则可以在您的整个运营过程中应用相同的原则 - 从进入总部到从婴儿床或工具室检查工具的进出。它对拦截的抵抗力还有助于阻止攻击者试图窥探您的系统中发生的情况。这种安全性与嵌入式智能工具安全性相结合,为术语 2 因素身份验证 (2FA) 带来了新的含义。
虽然超宽带不一定是新事物,但它终于进入了智能手机领域,这是有充分理由的。其高精度和安全功能适用于许多行业,从军事行动到数字营销活动再到建筑项目管理。凭借如此多的利用可能性,我们预计超宽带将在未来几年进入建筑领域。
Lucas Marshall 是 Milwaukee Tool 的内容营销经理,他和他的团队提高了人们对该公司 SaaS 平台 ONE-KEY™ 的认识,并教育用户了解库存最 佳实践。
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