Technologie UWB: Váš signál je na příletu opožděn

Petr Stejskal Aimtec
9. 7. 2019 | 3 minuty čtení

Trendy
Článek

Technologie Ultra Wideband (UWB) umožňuje lokalizovat objekty s přesností až na 30 centimetrů a v současnosti je pro průmyslové využití vnímána jako ideální varianta v poměru cena/výkon. Ve světě lokalizace v reálném čase (RTLS) na tuto informaci narazíte poměrně často. Už o něco méně se mluví o tom, že není UWB jako UWB – pro určení polohy je možné použít tři rozdílné algoritmy, chcete-li, metody. Všechny ale pracují s časem, který vyslaný signál potřebuje k doletu k jinému zařízení.

První metodou je Time of Arrival (ToA), nazývá se i Time of Flight (ToF), do češtiny můžeme výrazy přeložit jako doba letu. Přesná poloha se určuje podle času, který uběhl od vyslání signálu tagem po zachycení signálu kotvou. Obdobný princip je Round Trip Time (RTT), který měří čas na „cestě tam a zpátky“. Poslední možnou variantou je Time Difference of Arrival (TDoA), v češtině časový rozdíl doletu. Tato metoda je náročná na synchronizaci hodin v zařízeních, protože polohu určuje na základě rozdílného času v momentě vyslání signálu tagem a zachycení kotvou.

Kotva, Sewio
Kotva, Zdroj: Sewio

Time Difference of Arrival vs. Time of Flight

Vzhledem k tomu, že technologie UWB je poměrně krátce využívána (i když poprvé byla oficiálně využita již v roce 1901, kdy s ní Guglielmo Marconi poslal morseovku přes Atlantik), není její terminologie striktně daná. Kupříkladu někteří výrobci označují jako ToF i metody, které jsme v článku popsali jako RTT. Pro přehlednost se budeme zažitého značení držet. Jaké jsou tedy zásadní rozdíly mezi TDoA a ToF?

TDoA je náročnější na hardware, protože kotvy musí být po celou dobu v totální synchronizaci. Proto je cena kotev oproti ToF o něco vyšší (nízké desítky procent). Hlavní výzvou je šíření synchronizačního signálu mezi kotvami. Ten nemůže být rychlejší, než je rychlost světla. Souvisejícím rozdílem jsou vyšší náklady na instalaci provedení oproti ToF, protože synchronizace a kalibrace je u TDoA náročnější.

Vzhledem k tomu, že metoda ToF sleduje signál po trase tam i zpátky (a to ještě musí tag informaci poslat kotvě = třetí cesta), je možné s ní lokalizovat nižší počet tagů. V případě, že zvažujete řešení rozšiřovat počet sledovaných objektů, je TDoA jistější volbou. Z výše uvedeného vyplývá i fakt, že životnost baterie v tagu je vyšší u TDoA.

Schéma Location Based Services. Zdroj: Aimtec

Abychom neodradili ty, kdo hledají řešení bez kompromisů (což se může jevit v reálných podmínkách jako téměř nemožné), máme na závěr dobrou zprávu. V současné době již probíhá testování metody, která spojí výhody TDoA i ToF. Na jejich výsledky a podrobnější informaci si ale ještě budeme muset počkat.