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舊時室內定位技術 飛進尋常百姓家中
2019-03-22 16:45:06 來源: 科技日報

在大型購物中心內,顧客用手機便可以輕松獲知要去店鋪的精確坐標;旅客遇到登機口變化的情況時,通過電子登機牌的精確引導,可以自主找到該去的登機口……這是不久的將來,人們在日常生活中使用UWB(超寬帶)室內定位技術的場景。

近日,成都精位科技有限公司(以下簡稱精位科技)發布國產首顆自主可控UWB定位芯片及模組,填補了國內在高精度定位芯片領域的空白。“UWB定位芯片的發布,為普通大眾帶來革命性的體驗。”精位科技首席科學家、前沿技術研究院院長潘錦告訴科技日報記者。

用極窄脈沖傳輸數據避免信號分散

與室外環境相比,在室內環境中感測位置信息并保持非常可觀的精度是極具挑戰性的,因為室內有各種物體反射導致信號分散。“UWB作為室內定位領域的一項新興技術,不需要使用傳統通信體制中的載波,而是通過發送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數據,從而具有GHz量級的帶寬。”潘錦說。

與傳統的窄帶系統相比,超寬帶系統穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高,因此可以很好地被應用于室內精確定位。

2017年,基于UWB技術的主動式高精度定位系統問世,實現在室內復雜環境下厘米級的定位精度,但在向C端用戶推廣過程中,一直面臨設備小型化的瓶頸,因為C端用戶使用系統只能局限在手機等移動終端。

精位科技創始人、CTO嚴煒說,之前分離電路產品的體積和功耗都比較大,難以集成到手機里去,導致UWB定位技術系統一直走不進人們日常生活。

打破室內定位系統小型化瓶頸

如今,由分離搭建的電路過渡到芯片之后,體積呈幾十倍的下降,帶給定位應用開發充分的空間想象。記者在現場看到,芯片的尺寸非常小,只有5毫米左右。“該芯片是基于UWB技術的室內定位射頻前端芯片。”潘錦介紹說,為滿足室內定位芯片小型化、高穩定性及其電路功能的需求,芯片采用0.18微米射頻CMOS(互補金屬氧化物半導體)工藝,集成SPI(串行外設)接口,完成3G—4GHz寬帶脈沖調制信號的放大、濾波、包絡檢波、檢波后的脈沖基帶信號放大驅動,實現電路的高度集成和芯片工作模式配置及性能指標的優化。

“芯片的小型化,讓我們可以開發出手機、智能手表在內的一系列更小的智能終端,以構建一個面向普通用戶使用的精確定位環境。”嚴煒說,如今可以將芯片直接植入手機,服務器發送指令后,定位系統中所有信號發生器(基站)同步發射UWB定位信號,手機終端接收信號,在4G、5G這樣的通訊環境中,利用手機強大的硬件資源和計算能力進行解算,獲得精確坐標。嚴煒認為,UWB定位芯片將原來僅用于室外的移動終端引入到室內,讓高精度定位實現廣域、全域的覆蓋。

UWB定位芯片精度更高、功耗更小

嚴煒表示,芯片取代分離器件的電路后,電路的噪音以及加工的偏差得到控制,使系統各項核心指標都得到極大提高,綜合體現在精度和刷新率上,如今,定位精度由原來的±10厘米提高到±5厘米,刷新率由原來的8000Hz成倍提高到12000Hz以上。

“UWB定位技術的芯片化,也使得系統在低功耗的工作模式下,只會達到微瓦級的功耗,極大降低了之前搭建分離電路所帶來的額外功率損耗,延長了終端應用的待機時間和工作時間,讓UWB室內定位技術可以更好地服務于移動終端和C端用戶。”嚴煒總結道。

責任編輯: 梅長蘇
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