UWB技術に基づく近接検出システム

UWBについて少し..



ほとんどの最新の無線データ伝送規格は、かなり狭い周波数帯域内で動作します。つまり、いわゆるベース(またはキャリア)周波数からのかなり小さな偏差を許容します。

シャノン-ハートレーの定理によれば、無線システムのチャネル容量を決定するのは周波数帯域幅です。 情報チャネルの容量を増やす別の方法は、出力信号の電力を増やすことです。ただし、これはそれほど効果的ではなく、常に可能ではありません。

情報システムの開発と情報システムの需要により、レーダーシステムのデータ転送速度を上げるという問題は、無線通信とレーダーの両方でますます重要になっています。 近年、これにより、ウルトラワイドバンド(UWB)信号を使用した技術の開発が行われました。これは、UWB無線規格 (Ultra-Wide Band、 IEEE 802.15.4a )です。



UWB信号はほとんどの場合短いパルスであり、そのエネルギーはすべてスペクトルのかなり広い部分に分布しています。 データは、パルスの極性と相対位置によってエンコードされます。 その結果、空中を十分に高い総電力で伝送し、低電力消費やデータ転送のパルス性などの品質を組み合わせることで、高いデータ転送速度を実現します。 同時に、そのような信号は、他の規格にすでに割り当てられているスペクトルの一部も占有しているという事実にもかかわらず、実際には他の通信に干渉しません。 この理由は信号強度です-スペクトル内の特定の各ポイント(つまり、特定のライセンスされた各周波数帯域)で、UWB信号は非常に低く、狭帯域信号の数倍の値を超えません:



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UWB信号は、2009年のロシア連邦の無線周波数に関する州委員会(無線周波数に関する国家委員会)の決定により、500 MHzを超えるスペクトル幅を持つ3.1-10.6 GHzの範囲の信号として決定されます。 この動作範囲では、信号のパワースペクトル密度は-41.5 dBm / MHzに制限されます。 一方では、この電力は範囲内の技術の使用を制限し、他方では、信号レベルが弱いことを示しており、実際にはノイズレベルと融合しているため、UWB信号のライセンスは不要です。



UWBテクノロジーの機能:

●情報転送の高速化。

●高いノイズ耐性。

●高い電磁適合性。

●電波のマルチパス伝搬の条件下での通信の安定性。

●傍受に対する高度な通信保護。

●障害物を簡単に貫通する能力。

●機器の技術的なシンプルさと安価。



ポジショニングシステムにおけるテクノロジーの適用について具体的に語り、UWBに基づいて、特定のエリア内のオブジェクトを検出するための非常に効率的なシステムを作成しました。

狭帯域信号を使用するシステムとは対照的に、広い周波数帯域と多数の超短パルスの使用により、ターゲットまでの距離を測定する精度の高い空間分解能が可能になります。

さらに、開発RealTrac PDSの例としてUWBテクノロジーの適用を検討します。



RealTracでUWBを使用する



RealTrac PDS(近接検出システム)は、危険な物体への近接を防ぎ、危険な状況について人員に警告を発するシステムです。

作成されたソリューションは、建設、生産、採掘などの分野で使用できます。表示条件が制限された大型機器や、接近するのに危険な他のオブジェクトが使用される場所であればどこでも使用できます。



構造的に、RealTrac PDSシステムは2つのコンポーネントで構成されています。

1) RealTrac Vehicle Tag (危険物に取り付けられたタグ)



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ラベルは、接近するための車両または他の安全でないオブジェクトの位置と、サーバーへの座標の転送を提供します。

現在、ラベルには次のような外部機器とセンサーを接続するためのインターフェースが装備されています。



●ストロボ。

●音声信号。

●サイレン。

●LEDインジケータ。

●GPOライン。

●ドライ接点。



2) RealTracタグ (スタッフが着用するラベル)。



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静止物体や移動物体までの距離を測定し、人の位置を特定できるモバイル無線デバイス。

システムは、2つの無線規格を使用して距離を測定します。

  1. IEEE 802.15.4a CSS(Chirp Spread Spectrum)、2.4 GHz、20〜400メートルの距離、距離測定の精度-1〜3メートル
  2. IEEE 802.15.4a UWB(ウルトラワイドバンド)、6.0-7.0 GHz、最大25メートルの距離で、距離を測定する精度は0.5-1メートルです。


2つのデバイスベースの無線規格の使用は、CSSテクノロジーがデータ伝送チャネルとして、またRealTracローカルポジショニングシステムへの統合に使用されているためです。 UWBは、このタスクで最高の測定精度を得ることができるテクノロジーとして選択されています。



動作原理



車両タグはオブジェクトにインストールされ、和解には安全ではなく、解決される問題の詳細に従ってソフトウェアが設定されます。

現時点では、Vehicle Tagには、禁止ゾーンで特定のラベルを見つけるポリシー、各ラベルのこのゾーンのサイズ、外部接続インターフェイスのステータス、および各タスクに固有のその他の多くのパラメーターに関する情報を含むリストを不揮発性メモリに保存できる機能があります。



Realtrac Tagデバイスはスタッフに配布されます。



特殊な無線チャネルは、車両タグとRealtracタグの間の距離を測定し、危険ゾーンを越えるとアラームが生成されます。サイレン、スポットライトが点灯、さまざまな警告などが行われます。



システムは、独立して、およびRealTracローカルポジショニングシステムの一部として機能できます。



位置決めクライアントソフトウェアのRealTrac PDS:

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Victor Pushkarev(corvi)による投稿



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