在大型商场,顾客用手机就可以轻松知道自己想去的商店的精确坐标;当旅客遇到登机口变化时,可以通过电子登机牌的精准引导,自主找到自己应该前往的登机口……这是不远的将来人们将使用UWB(超宽带)的场景室内定位技术在日常生活中的应用
近日,成都经纬科技有限公司(以下简称经纬科技)发布了国内首款自主可控UWB定位芯片及模块,填补了国内高精度定位芯片领域的空白。 UWB定位芯片的发布给普罗大众带来了革命性的体验。经纬科技首席科学家、前沿技术研究院院长潘进告诉科技日报记者。
使用极窄脉冲传输数据,避免信号分散
与室外环境相比,在室内环境中感测位置信息并保持非常高的精度极具挑战性,因为室内各种物体的反射会导致信号分散。 UWB作为室内定位领域的新兴技术,不需要使用传统通信系统中的载波。相反,它通过发送和接收纳秒或亚纳秒级别的极窄脉冲来传输数据,从而具有GHz级别的带宽。潘金说道。
与传统窄带系统相比,超宽带系统具有穿透力强、功耗低、抗多径性好、安全性高等特点,可以很好地应用于室内精准定位。
2017年,基于UWB技术的主动高精度定位系统问世,在复杂的室内环境下实现了厘米级的定位精度。但在向C端用户推广的过程中,一直面临着设备小型化的瓶颈,因为C端用户使用的系统只能局限于手机等移动终端。
经纬科技创始人兼CTO颜伟表示,以前的分立电路产品尺寸和功耗都比较大,很难集成到手机中。因此,UWB定位技术系统尚未融入人们的日常生活。
突破室内定位系统小型化瓶颈
如今,从单独构建电路过渡到芯片后,体积缩小了数十倍,为定位应用的发展提供了充分的空间想象。记者在现场看到,芯片的尺寸非常小,只有5毫米左右。该芯片是一款基于UWB技术的室内定位射频前端芯片。潘进表示,为了满足室内定位芯片小型化、高稳定性和电路功能的需求,该芯片采用0.18微米射频CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺,并集成SPI(串行外设)接口来完成3G——4GHz宽带脉冲调制信号的放大、滤波、包络检波、脉冲基带信号放大驱动,实现电路的高集成度以及芯片工作模式配置和性能指标的优化。
芯片的小型化让我们能够开发出一系列更小的智能终端,包括手机、智能手表等,为普通用户构建精准的定位环境。严伟表示,现在芯片可以直接植入手机中。服务器发送命令后,定位系统中所有信号发生器(基站)同时发射UWB定位信号,手机终端接收信号。在4G、5G等通信环境中,利用手机强大的硬件资源和计算能力来解决问题,获得准确的坐标。颜伟认为,UWB定位芯片将把原本只在室外使用的移动终端引入室内,让高精度定位实现广域、全域覆盖。
UWB定位芯片精度更高、功耗更低
颜伟表示,该芯片更换了分离器件的电路后,电路的噪声和处理偏差得到了控制,极大地提高了系统的核心指标,综合体现在精度和刷新率上。如今,定位精度从原来的10cm提高到5cm,刷新率从原来的8000Hz翻倍到12000Hz以上。
基于芯片的UWB定位技术还使得系统在低功耗工作模式下功耗仅为微瓦级,大大减少了之前搭建单独电路带来的额外功耗,延长了终端应用的寿命。待机时间和工作时间让UWB室内定位技术能够更好地服务移动终端和C端用户。颜伟总结道。