从技术角度分析小米UWB"一指连"技术
今天看了一篇文章《小米UWB技术发布!手机一指,就能操控》文章介绍说用内置了小米UWB芯片和天线的手机(UWB芯片和天线以下简称UWB模块)和内置了UWB模块的智能设备可以实现轻松的互动交互体验,如下图所示将手机指向内置了UWB模块的电风扇,手机就变成了电风扇的遥控器。
如下图所示用手机指向电视,手机就变成了电视遥控器可以控制电视。
如下图所示用手机指向节能灯,手机就可以遥控开关灯和调节灯的亮度。
手机变成了一个万能遥控器,指向什么智能设备就可以遥控什么智能设备,有没有感觉很神奇、感觉很新鲜,下面我就从技术角度来谈谈它是如何实现的。
这个所谓的“一指连”技术它有一个核心的模块就是UWB模块,UWB模式是一种基于UWB技术开发的模块,那什么是UWB技术呢?
超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术是一种无线载波通信技术,它不采用正弦载波,而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,UWB技术具有数据传输速率高(达1Gbit/s)、抗多径干扰能力强、功耗低、成本低、穿透能力强、截获率低、与现有其他无线通信系统共享频谱等特点。
本质上来说UWB技术还是一种通信技术,像我们熟悉的WIFI,蓝牙技术也是一种通信技术。
小米的"一指连"技术就使用了UWB技术的通信和测距功能,首先手机上需要带有UWB模块,智能设备上也要带有UWB模块,有了这个模块手机和智能设备之间就具有了通信能力,手机就可以给智能设备发送控制指令控制设备,这个通信能力用蓝牙或者WIFI也可以实现并没有太多突出特点,但是精准的测距能力就是UWB模块的亮点了。手机上的UWB模块发射通信脉冲,智能设备上的设备接收脉冲,通过脉冲的飞行时间*速度就可以算出智能设备和手机之间的距离了,这个距离精度最高可以做到几个厘米,美国的P440模块(一种基于UWB开发的模块)其测距精度就可以做到3厘米左右。
有这个距离我们就可以知道手机和智能设备之间的距离了,但是只有一个距离我们是无法知道智能设备在什么方向的,只能知道智能设备在以手机为圆心,距离为半径的圆圈上,这样如果我们周围有多个智能设备就无法知道要求控制哪个设备了。
解决这个问题的办法就是需要多个天线,通过多个天线或者说多个模块,让手机和多个UWB模块测距就可以获得手机和这多个模块的距离从而反算出手机和模块的角度,也就是手机和智能设备的角度,这样我们就可以知道手机想要控制哪个智能设备了。
以上的介绍大概就说明了小米手机“一指连”的原理,如果有描述不准确地方希望各位指正我们留言探讨。
基于以上的技术原理,我们做出了跟随模块,就是一种可以让小车跟着人走的解决方案。通过人手持一个UWB模块,小车上携带一个UWB模块,让小车可以感知人员位置变化,从而实现跟随,小米的一款平衡车那个也有这个功能。
其实UWB技术在工业级领域已经得到了广泛的应用了,基于UWB技术的定位系统可以实现室内的精准定位,弥补了室内没有卫星信号的空白。
通过在需要定位室内布设UWB基站,需要被定位的目标对象佩戴UWB标签,就可以实现对目标对象的精确定位,实时掌握目标对象的位置信息,这个系统的架构如下图所示
室内安装的UWB基站就相当于天上的卫星,他将接收到的目标对象的脉冲数据发送到上位机软件,通过上位机软件计算出目标对象的实时位置。
下图为一个工业现场安装的UWB基站。
有了目标对象的实时精确位置,就可以基于这个位置做很多互动应用,比如我们常用考勤统计、导航、轨迹追踪、考勤危险区域报警、SOS一键呼救等等功能,在此我就不多介绍了,感兴趣的可以看我之前的文章介绍。
最后总结下,UWB技术的应用其实还有很多很多可以想象的场景,UWB技术的使用将带来各种很好的交互体验,为万物互联带来多一种选择。
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化工、石化、炼油厂人员及车辆定位方案
化工厂人员、车辆定位管理系统具有如下的特点:华星智控化工厂人员定位管理系统融合LORA、4G/5G通信技术,基于自研的室内外高精度定位物联网算法,实现对化工厂人员、车辆的实时精确定位,系统具有高精度,免布线,高实时性,高可靠稳定性的核心优势特点。
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行车、天车防碰撞方案
通过在行车上安装精准测距基站,基站之间实时互相测距,设定一个危险距离R,当行车2和行车1或者行车3的距离小于R时,就会触发继电器工作启动声光报警器提醒司机或者切断电源让天车停止工作。
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矿山人员车辆定位管理解决方案
矿山人员车辆定位方案是一种设计用于跟踪矿区内运载矿山人员的车辆位置的系统。 该系统通过提供车辆的实时位置信息,对于确保人员安全至关重要。 以下是矿山人员车辆定位方案的一些关键组成部分:GPS跟踪:该方案利用GPS(全球定位系统)跟踪矿山人员车辆的位置。 GPS 跟踪提供准确的位置数据,可用于监控车辆的速度和方向。车辆跟踪软件:从车辆收集的 GPS 数据被发送到中央系统,该系统使用车辆跟踪软件在地图上显示车辆的实时位置。通讯设备:该方案还需要无线电或手机等通讯设备,让车上人员能够与控制室和应急服务部门进行通讯。地理围栏:地理围栏是一项允许该方案在矿区内设置虚拟边界的功能。 如果车辆进入或离开地理围栏区域,该方案将向控制室发出警报。应急响应:该方案应制定应急响应协议,以防发生事故。 这可能涉及应急小组、疏散计划和急救设备。总体而言,矿山人员车辆定位方案是矿山安全的重要组成部分。 通过提供实时位置数据,该方案可以帮助预防事故并对紧急情况做出快速反应。
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叉车防碰撞方案
车与人防碰撞:叉车上安装精准测距模块和声光报警器,预先设定好安全距离R,测距模块与人员携带的标签测距L,当距离小于预先设定的安全距离R时就触发测距模块的继电器接通声光报警器工作提醒驾驶员注意。
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工业智能制造,电力电厂,钢铁治金定位方案
高精度人员、物资、车辆精准定位系统基于多维技术融合方案,可以实现10~30厘米的精准位置数据采集,可用于工业智能智能制,造汽车装配,电力电厂,钢铁治金等行业实现对工厂内的人、车、物、料等的精确定位、无缝追踪、智能调配与高效协同,大幅提升工厂的精益生产及精细化管理水平。
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数据机房人员定位方案
通过在机房内布设有限数量微基站,实时精确地定位巡检人员上的微标签位置,零延时地将巡检人员位置信息显示在机房控制中心,进行安全区域管控、人员在岗监控等。精度达到10厘米级,精确管控以优化流程、合理调度安排、提高数据机房的巡检效率。
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北斗储油罐、滑坡、采空区位移变形监测方案
北斗位移监测可实现水平±2.5毫米,垂直±5.0毫米的位置变化监测,可以用于滑坡,道路边坡,采空区,尾矿库,水库大坝,铁塔,储油罐等的形变监测,通过长期的连续监测,掌握被监测体的位置变化趋势,避免灾害事故发生。
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隧道错车智慧调度方案
铁路隧道施工过程中,由于隧道宽度比较窄,只在固定的距离处有错车位置,当车辆交汇位置距离错车位置比较远的时候车辆需要倒车到错车位置才能错车,这就会导致花费很多时间来错车,大大的降低了工作效率。