Czcionka

A

A

A

Kontrast black-white mode white-black mode black-yellow mode yellow-black mode
Unia Europejska
Czcionka

A

A

A

Kontrast black-white mode white-black mode black-yellow mode yellow-black mode

25.01.2023

UWB RTLS – TDoA vs TWR

UWB RTLS – TDoA vs TWR

Technologia oparta o szerokopasmowe fale (UWB) umożliwia pozycjonowanie obiektów w przestrzeniach zamkniętych. W celu zapewnienia działania systemu koniecznym jest zastosowanie odpowiedniej architektury urządzeń oraz algorytmów. Pozycjonowanie działa w oparciu o propagację fal między urządzeniami w węzłach mobilnych (WM) oraz w węzłach referencyjnych (WR). Czas przelotu sygnału między WM a WR jest mierzony z wykorzystaniem odpowiedniej algorytmiki, która następnie umożliwia obliczanie dystansu między urządzeniami oraz kompensuje błędy powstałe w związku z odbiciami czy pochłanianiem fal.

Metody pozycjonowania wewnątrz pomieszczeń bazują w głównej mierze na precyzyjnym pomiarze czasu propagacji fal pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem, inaczej Time of Arrival. Jedną ze stosowanych metod w pozycjonowaniu jest RTT (Round-Trip Time), która umożliwia wyliczenie dystansu na podstawie sygnału przelatującego w obie strony pomiędzy odpowiednimi urządzeniami. Drugą popularną metodą jest TDoA (Time Difference of Arrival), która również umożliwia pomiar dystansu na podstawie przelotu fal, jednak w tej metodzie pod uwagę brany jest jedynie przelot w jedną stronę.

Metoda TDoF jest wybierana najczęściej. Jej charakterystyka powoduje, iż nie zachodzi konieczność synchronizacji czasowej pomiędzy WM a WR, co znacząco wpływa na optymalizację wykorzystania energii przez WM oraz redukuje poziom złożenia systemu. Opisywana metoda umożliwia pozycjonowanie 2D w obecności dwóch WR oraz pozycjonowanie 3D w obecności trzech WR. Estymacja pozycji WM w układzie trójwymiarowym wynika z pomiaru trzech różnych WR o zsynchronizowanym zegarze. Wynikiem pomiaru są 3 hiperbole, których punkt przecięcia umożliwia wyznaczenie pozycji WM. W przypadku, gdy punkt przecięcia nie istnieje, co wynikać może z błędu pomiaru, wykorzystywane są metody statystyczne w celu wyznaczenia poszukiwanej pozycji WM.

Pozycjonowanie w oparciu o RTT wymaga bardziej złożonego podejścia algorytmicznego oraz sprzętowego. Bazuje ona na pomiarze oraz zsumowaniu czasu przelotu sygnału w dwie strony pomiędzy WM a WR. Konsekwencją tego podejścia jest konieczność synchronizacji zegarów w urządzeniach WM oraz WR. Ponad to, WM oraz WR muszą posiadać funkcje odbiornika oraz nadajnika, co znacząco zwiększa rozmiar, masę oraz cenę końcowego rozwiązania. Do metody RTT możliwym jest zaimplementowanie algorytmiki opartej o TWR (Two Way Ranging), która spełnia tę samą funkcję, jednak bez konieczności synchronizacji zegarów w WM oraz WR. Zastosowanie TWR wiąże się jednak z koniecznością przesyłania większej ilości fal między urządzeniami, z czego następnie wynika wyższy pobór energii w WM.

Zastosowanie architektury systemu opartej o TDoA umożliwia uzyskanie satysfakcjonujących efektów przy jednoczesnym uproszczeniu sieci urządzeń. Niższy poziom złożoności systemu oraz niewielki pobór energii w WM umożliwia skalowalność systemu oraz powiększa jego zakres zastosowań u użytkowników końcowych.

    Zostańmy w kontakcie!