案例分享

UWB技術徹底革新了定位和通信能力，其在精確度方面遠超以往的技術手段。作為微定位服務的重要技術，UWB通過其無線錨點將標簽精確定位至厘米級范圍。在本篇博文中，我們將分享一個真實的UWB應用案例；其中，一家制造商成功利用UWB實現(xiàn)了運營的轉型與現(xiàn)代化，并積極擁抱數(shù)字化浪潮。

在現(xiàn)代工廠中，超寬帶（UWB）技術以其驚人的精度，準確無誤地告訴您產(chǎn)品或零部件在設施內(nèi)的精確位置。然而，這究竟為何如此重要？我們是否真的需要知曉某個小部件A是置于這個架子上，還是另一個架子上？簡而言之，答案是“當然”——UWB技術正在重塑制造業(yè)的未來。

構建一個工廠的數(shù)字模型，能夠使操作人員更有效地優(yōu)化流程，進而達成更高的安全水平。通過將“誰”“什么”“何時”“何地”等要素與人員、工具、物資、商品、機器和事件等緊密關聯(lián)，我們可以更加明智地權衡這兩個層面的考量，并且這一切都可以實時進行。

**UWB技術徹底革新了定位和通信能力，其在精確度方面遠超以往的技術手段。**作為微定位服務的重要技術，UWB通過其無線錨點將標簽精確定位至厘米級范圍。微定位提供實時信息，讓分析系統(tǒng)即時捕捉、分析并發(fā)送警報。圖1展示了一個在工業(yè)環(huán)境中采用UWB提升效率和生產(chǎn)力的具體實例。

**現(xiàn)有基于定位的技術，如GPS、Wi-Fi以及低功耗藍牙?，無法達到制造業(yè)工廠所需的精確度水平。**GPS的精度在十米以內(nèi)，這對零售和電子商務領域產(chǎn)生了深遠的影響，消除了對笨重地圖冊的需求。Wi-Fi技術進一步提升了定位精度；而在理想條件下，低功耗藍牙可以將物體定位在幾英尺的范圍內(nèi)。然而，當今的工業(yè)和商業(yè)應用要求更高的精度與可靠性。在本篇博文中，我們將為您展示一個具體的實例。

圖1：工業(yè)環(huán)境中的UWB可增強效率、效益、生產(chǎn)力、人員保障和數(shù)據(jù)安全

案例：VELUX Modular Skylights公司

位于丹麥Ostbrik的VELUX Modular Skylights公司最近經(jīng)歷了一次轉型，致力于實現(xiàn)生產(chǎn)運營的現(xiàn)代化和數(shù)字化。為實現(xiàn)此目標，他們創(chuàng)建了一個工廠車間的數(shù)字副本，即所謂的“數(shù)字孿生”。這一數(shù)字孿生系統(tǒng)賦予操作人員監(jiān)控、追蹤、追溯和分析其整體占地2,304平方米（2,756平方碼）生產(chǎn)流程的能力。

該系統(tǒng)的一個關鍵亮點在于運用UWB技術對人員和機械設備進行實時定位跟蹤；其中包括負責整個廠區(qū)內(nèi)在制品（WIP）調(diào)配的叉車以及自動導引車（AGV）。AGV的設計能夠根據(jù)每位工人的身高進行調(diào)整，從而營造出更安全、更符合人體工程學的工作環(huán)境。

VELUX的解決方案采用了12個UWB錨點和59個UWB標簽來跟蹤各類物體目標。（在此過程中，）AGV將WIP運送到指定工位，并由熟練的工人完成必要的作業(yè)。系統(tǒng)隨后會識別距離最近的工人，并調(diào)整設備至適當?shù)母叨?，確保舒適、安全的工作體驗。如果某個工位出現(xiàn)工人空缺，系統(tǒng)會及時通知附近的其他熟練工人前來支援。通過持續(xù)追蹤物料和人員的移動，系統(tǒng)能夠收集并處理相關數(shù)據(jù)，為管理人員提供實時信息。這些數(shù)據(jù)對于了解和改善工廠生產(chǎn)效率、增強工人安全保障，以及優(yōu)化機器管理維護等方面都具有至關重要的作用。

得益于基于UWB的RTLS（實時定位系統(tǒng)）的實施，VELUX獲得了顯著收益：

通過改善車間管理，生產(chǎn)率提高10%

維護能力提高50%

WIP減少10%

UWB如何實現(xiàn)超高精度

在上述工業(yè)和商業(yè)環(huán)境中，往往存在大型物體，如墻壁、車輛和金屬機械等。這些環(huán)境因素可能會給GPS、Wi-Fi和低功耗藍牙等傳統(tǒng)技術帶來難題：GPS信號難以穿透工業(yè)建筑結構；而窄帶Wi-Fi和低功耗藍牙信號在試圖繞過周圍的物體時，也可能發(fā)生衰減、反射或丟失的情況。

另一方面，UWB技術則克服了這些挑戰(zhàn)，并帶來極其精確的測距與定位能力。UWB無線電信號不依賴窄帶信號，而是通過寬帶傳輸能量極低的信號。這些信號具有更快的脈沖上升和下降時間，確保更佳的信號質(zhì)量并減少反射和噪聲尖峰的影響。此外，這一方法所需組件較少，基礎設施的配置也得以簡化。

UWB采用一種名為飛行時間（ToF）的方法來測量與標簽間的距離；諸如雙向測距（TWR）和到達時間差（TDoA）等各類技術不僅提高了距離測量的精度，還同時減輕了由墻壁和機械設備引起的信號反射影響。此外，在UWB測距方式中，到達相位差（PDoA）和反向TDoA（RTDoA）在不同部署場景下也各自展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。通過這些多樣化的測距技術，UWB能夠精確地確定物體的距離和方向（矢量）。

圖2：應用ToF計算距離




審核編輯：劉清