案例分享

UWB技術(shù)徹底革新了定位和通信能力，其在精確度方面遠(yuǎn)超以往的技術(shù)手段。作為微定位服務(wù)的重要技術(shù)，UWB通過其無線錨點(diǎn)將標(biāo)簽精確定位至厘米級(jí)范圍。在本篇博文中，我們將分享一個(gè)真實(shí)的UWB應(yīng)用案例；其中，一家制造商成功利用UWB實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營的轉(zhuǎn)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(shù)以其驚人的精度，準(zhǔn)確無誤地告訴您產(chǎn)品或零部件在設(shè)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(gè)小部件A是置于這個(gè)架子上，還是另一個(gè)架子上？簡而言之，答案是“當(dāng)然”——UWB技術(shù)正在重塑制造業(yè)的未來。

構(gòu)建一個(gè)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(jìn)而達(dá)成更高的安全水平。通過將“誰”“什么”“何時(shí)”“何地”等要素與人員、工具、物資、商品、機(jī)器和事件等緊密關(guān)聯(lián)，我們可以更加明智地權(quán)衡這兩個(gè)層面的考量，并且這一切都可以實(shí)時(shí)進(jìn)行。

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

**現(xiàn)有基于定位的技術(shù)，如GPS、Wi-Fi以及低功耗藍(lán)牙?，無法達(dá)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(duì)零售和電子商務(wù)領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，消除了對(duì)笨重地圖冊(cè)的需求。Wi-Fi技術(shù)進(jìn)一步提升了定位精度；而在理想條件下，低功耗藍(lán)牙可以將物體定位在幾英尺的范圍內(nèi)。然而，當(dāng)今的工業(yè)和商業(yè)應(yīng)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(gè)具體的實(shí)例。

圖1：工業(yè)環(huán)境中的UWB可增強(qiáng)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(zhuǎn)型，致力于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)營的現(xiàn)代化和數(shù)字化。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，他們創(chuàng)建了一個(gè)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(gè)關(guān)鍵亮點(diǎn)在于運(yùn)用UWB技術(shù)對(duì)人員和機(jī)械設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)定位跟蹤；其中包括負(fù)責(zé)整個(gè)廠區(qū)內(nèi)在制品（WIP）調(diào)配的叉車以及自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）。AGV的設(shè)計(jì)能夠根據(jù)每位工人的身高進(jìn)行調(diào)整，從而營造出更安全、更符合人體工程學(xué)的工作環(huán)境。

VELUX的解決方案采用了12個(gè)UWB錨點(diǎn)和59個(gè)UWB標(biāo)簽來跟蹤各類物體目標(biāo)。（在此過程中，）AGV將WIP運(yùn)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(huì)識(shí)別距離最近的工人，并調(diào)整設(shè)備至適當(dāng)?shù)母叨?，確保舒適、安全的工作體驗(yàn)。如果某個(gè)工位出現(xiàn)工人空缺，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)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(dòng)，系統(tǒng)能夠收集并處理相關(guān)數(shù)據(jù)，為管理人員提供實(shí)時(shí)信息。這些數(shù)據(jù)對(duì)于了解和改善工廠生產(chǎn)效率、增強(qiáng)工人安全保障，以及優(yōu)化機(jī)器管理維護(hù)等方面都具有至關(guān)重要的作用。

得益于基于UWB的RTLS（實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)）的實(shí)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(hù)能力提高50%

WIP減少10%

UWB如何實(shí)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(jī)械等。這些環(huán)境因素可能會(huì)給GPS、Wi-Fi和低功耗藍(lán)牙等傳統(tǒng)技術(shù)帶來難題：GPS信號(hào)難以穿透工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)；而窄帶Wi-Fi和低功耗藍(lán)牙信號(hào)在試圖繞過周圍的物體時(shí)，也可能發(fā)生衰減、反射或丟失的情況。

另一方面，UWB技術(shù)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(hào)不依賴窄帶信號(hào)，而是通過寬帶傳輸能量極低的信號(hào)。這些信號(hào)具有更快的脈沖上升和下降時(shí)間，確保更佳的信號(hào)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(chǔ)設(shè)施的配置也得以簡化。

UWB采用一種名為飛行時(shí)間（ToF）的方法來測量與標(biāo)簽間的距離；諸如雙向測距（TWR）和到達(dá)時(shí)間差（TDoA）等各類技術(shù)不僅提高了距離測量的精度，還同時(shí)減輕了由墻壁和機(jī)械設(shè)備引起的信號(hào)反射影響。此外，在UWB測距方式中，到達(dá)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(dú)特的優(yōu)勢。通過這些多樣化的測距技術(shù)，UWB能夠精確地確定物體的距離和方向（矢量）。

圖2：應(yīng)用ToF計(jì)算距離




審核編輯：劉清