UWB RTLS: ¡La ciencia detrás de la comunicación de 1 km!

Introducción

Los datos de seguimiento poco fiables de sistemas antiguos dificultan sus operaciones industriales y la toma de decisiones estratégicas cruciales. Nuestra guía detalla  la tecnología UWB RTLS y explica cómo los módulos de alta potencia ofrecen una dispersión precisa. Al comprender la arquitectura y la ciencia que sustentan estos sistemas, podrá implementar con éxito una solución que garantice la estabilidad y el éxito operativo verificable de todas sus instalaciones desde ahora.

¡Definiendo la arquitectura de RTLS UWB industrial!

Probablemente sepa que un RTLS industrial robusto depende de tres componentes fundamentales para su correcto funcionamiento. En primer lugar, las precisas etiquetas UWB se fijan de forma segura a sus activos móviles críticos para garantizar la visibilidad. En segundo lugar, la infraestructura fija de sensores UWB, a menudo denominada anclajes, recibe señales de las etiquetas móviles. Por último, un servidor central procesa los datos, donde nuestro módulo UWB gestiona esta interacción esencial.

Esta avanzada arquitectura UWB RTLS calcula coordenadas precisas para permitir robustas capacidades de seguimiento UWB de activos. Además, la red RTLS UWB admite una alta densidad de etiquetas, lo que garantiza la estabilidad del sistema. Por lo tanto, el sistema mantiene la estabilidad con velocidades de datos garantizadas de 6,8 Mbps para garantizar una velocidad óptima. Esta estructura integral define eficazmente las capacidades de los sistemas de seguimiento modernos en entornos industriales.

¿Cómo logra UWB RTLS un alcance de 1 km?

Aprenderá cómo la amplificación de alta potencia permite que los RTLS UWB alcancen distancias extremas a través del análisis físico.

·  Potencia de 500 mW

Debe superar la pérdida de señal en áreas extensas para garantizar el correcto funcionamiento de sus operaciones. Por lo tanto, nuestro módulo G-NiceRF utiliza una considerable potencia de transmisión de 500 mW para un rendimiento superior. Esto es significativamente mayor que el de las unidades estándar, lo que significa un rendimiento mejorado de UWB RTLS en exteriores.

Puede cubrir áreas más extensas con eficacia, lo que a su vez reduce el costo de UWB RTLS por metro cuadrado. La potencia garantiza la integridad de la señal, lo que amplía significativamente su alcance operativo.

·  Integración de PA

¿Necesita amplificar la señal para garantizar que sus datos de seguimiento se mantengan claros y procesables? El modelo UWB3000F27  incluye un amplificador de potencia (PA) para mejorar la intensidad de la señal. Este componente ayuda a amplificar la señal de RF manteniendo la claridad de la señal.

Esta integración es compatible con todo el sistema UWB RTLS, simplificando considerablemente el diseño del hardware. Esto facilita que sus equipos de mantenimiento puedan realizar un seguimiento UWB fiable. Se logra un rendimiento constante gracias a que el PA es esencial para mantener la distancia y la conectividad.

·  Salida de 27 dBm

¿Necesita una proyección potente para penetrar obstáculos en sus complejas instalaciones industriales? Nuestro módulo ofrece una robusta salida de 27 dBm, lo que indica que la señal posee alta energía. Gracias a esta alta energía, la señal puede penetrar obstáculos pequeños, lo cual resulta beneficioso para el posicionamiento UWB.

Esta salida cumple con el estándar IEEE 802.15.4-2020, lo que garantiza una fiabilidad de primer nivel. Gracias a esta conformidad, puede confiar plenamente en su kit UWB RTLS  para una conectividad constante. La salida depende de la distancia, pero garantiza una conectividad fiable para sus dispositivos.

·  Presupuesto de enlaces

Para mantener la conectividad, es necesario un delicado equilibrio entre la transmisión y la recepción. Se implementa un presupuesto de enlace sólido para evitar la pérdida de datos durante la transmisión. Con esto en mente, optimizamos la ganancia y la sensibilidad para garantizar que el RTLS basado en UWB mantenga la precisión.

Esta optimización es un paso que debe realizar en cada implementación para obtener información. Como resultado, comprenderá cómo funciona UWB RTLS a largas distancias. Un presupuesto ajustado para este sistema garantiza que sea prácticamente posible alcanzar un alcance excepcional de 1,5 km.

·  Sensibilidad LNA

Las señales débiles se pueden detectar gracias a un amplificador de bajo ruido (LNA)  que aumenta la sensibilidad del receptor. Por lo tanto, el sistema UWB con tecnología RTLS puede detectar etiquetas distantes, lo que mejora la comunicación. Esto se traduce en una mejor comunicación bidireccional y un mejor seguimiento UWB en todas sus instalaciones.

El LNA trabaja en conjunto con el PA para aumentar el alcance del sistema, lo que permite una mejor escucha de la infraestructura. En consecuencia, el sistema capta mejor las señales, garantizando así que ningún activo se pierda.

¡Matriz de especificaciones técnicas para la arquitectura RTLS UWB de alta potencia!

¡La ciencia detrás de la propagación de señales UWB RTLS!

Para captar plenamente la fiabilidad de esta ciencia, es necesario comprender la física única del pulso.

·  Pulsos de nanosegundos

El sistema RTLS UWB utiliza señales extremadamente cortas que duran solo 2 ns, lo que le confiere una precisión superior. ¿Se ha preguntado alguna vez por qué su sistema de rastreo actual falla en zonas con alta interferencia? Estos pulsos cortos minimizan la posibilidad de superposición de señales, lo que permite que sus sensores RTLS detecten llegadas únicas.

Como señala el Consorcio FiRa, «la técnica basada en pulsos de UWB permite determinar la ubicación con un alto grado de precisión».  Elimina la borrosidad asociada a las ondas continuas, lo que mejora significativamente el posicionamiento.

·  Ancho de banda de 500 MHz

Su señal abarca un impresionante ancho de banda de 500 MHz, lo que le permite operar en un amplio rango. Esta capacidad es lo que hace que el RTLS de banda ultraancha sea tan robusto contra interferencias comunes. La diferencia entre UWB y BLE es evidente: la UWB no se ve afectada. Este ancho de banda también permite que su sistema transmita grandes cantidades de datos y se mantenga estable.

·  Dominio del tiempo

La UWB mide la intensidad en el tiempo utilizando tiempos de vuelo, lo cual difiere de los métodos de frecuencia tradicionales. Por lo tanto, para calcular el funcionamiento de la UWB RTLS es necesario comprender que la resolución temporal es distinta. Este enfoque en el dominio del tiempo garantiza la fiabilidad de los datos espaciales independientemente de las condiciones ambientales.

·  Dispersión del espectro

El ancho de banda de dispersión de energía permite que la señal coexista con el wifi sin causar interferencias. Además, las soluciones RTLS UWB  mantienen la seguridad, ya que la dispersión oculta eficazmente las señales de los interceptores.

·  Radio de pulso

El uso de la tecnología de radio de impulsos garantiza que el sistema RTLS UWB mantenga un bajo consumo de energía durante su funcionamiento. Esto hace que el sistema de rastreo UWB, de bajo consumo, sea ideal para despliegues a largo plazo donde la batería es crucial. Los pulsos son instantáneos, pero sincronizados, lo que permite una diferenciación eficaz del enlace de radio para mayor claridad.

¡Ventajas clave de utilizar UWB RTLS!

Algunas industrias se benefician del UWB RTLS, especialmente por su precisión centimétrica. Por lo tanto, la precisión UWB RTLS garantiza operaciones de almacén fiables para su logística.

-  Desvanecimiento por trayectos múltiples: debido a los errores de reflexión de la señal, las soluciones UWB RTLS están diseñadas para ser confiables en entornos RTLS industriales. 

Seguridad AES-128: Los  datos se protegen mediante un cifrado robusto, lo que garantiza la seguridad de la información confidencial en todo momento. Por lo tanto, el flujo y la seguridad de los pacientes con UWB RTLS están protegidos contra accesos no autorizados o infracciones. Según MarketsandMarkets, «La creciente demanda de tecnología UWB en el sector sanitario se debe a la necesidad de un seguimiento seguro de los pacientes». 

-  Alta capacidad: se pueden conectar muchas etiquetas UWB RTLS simultáneamente, lo que hace que la red RTLS UWB sea escalable para flotas grandes. 

-  Baja latencia: recibe actualizaciones en milisegundos, lo que significa que el sistema de ubicación en tiempo real UWB permite un seguimiento rápido de activos UWB. 

¡Comparación de UWB RTLS con sistemas de posicionamiento de banda estrecha!

Verá las sorprendentes diferencias al comparar UWB RTLS con los sistemas de banda estrecha más antiguos.

·  Onda portadora

Las ondas continuas son las que se utilizan con banda estrecha, mientras que la UWB RTLS utiliza pulsos sin portadora. Esta distinción explica por qué, al comparar UWB con BLE, UWB siempre gana en claridad de señal. La onda portadora es más susceptible al ruido, por lo que el sensor UWB ofrece un mejor rendimiento. Los pulsos pueden filtrar la estática, lo que permite que la señal se mantenga nítida.

·  Inestabilidad RSSI

Medir la distancia únicamente mediante la intensidad de la señal no es fiable, pero esto es precisamente lo que hacen los sistemas de banda estrecha. Sin embargo, con distancias fluctuantes, la precisión superior del UWB RTLS se hace evidente para el usuario. Los sensores RTLS que utilizan UWB miden el tiempo, por lo que los cambios ambientales son menos importantes para el cálculo final. En mi experiencia, al implementar el seguimiento en una fábrica de acero, los sistemas RSSI fallaron debido a las reflexiones del metal, mientras que el UWB se mantuvo estable. El RSSI es simplemente demasiado variable para aplicaciones industriales críticas que requieren precisión.

·  Riesgo de interferencia

A menudo hay que lidiar con ondas de radio confinadas donde el Wi-Fi y el Bluetooth sufren congestiones. Por lo tanto, los RTLS industriales requieren vías despejadas para funcionar correctamente sin una pérdida significativa de datos. Los RTLS de banda ultraancha funcionan en frecuencias variables, por lo que el riesgo de interferencias se reduce significativamente. En consecuencia, el seguimiento UWB se mantiene constante al evitar las congestiones del canal, lo que permite que el sistema funcione correctamente.

·  Algoritmo TDoA

Se realizan cálculos matemáticos avanzados muy complejos para determinar la ubicación exacta mediante el algoritmo TDoA. Gracias a este cálculo, los sistemas de posicionamiento UWB  tienen una eficiencia mucho mayor que los métodos estándar. Por ello, el sistema UWB RTLS es significativamente mejor en el seguimiento y cálculo de posiciones. Esto se consigue mediante la sincronización de estaciones base, lo que aumenta la velocidad de cálculo general.

·  Rango ToF

El sistema ToF Ranging funciona mediante el envío y la recepción de un pulso para calcular la distancia. El sistema cronometra la distancia recorrida por la señal, lo que permite comprender el funcionamiento del sistema UWB RTLS. Por ello, la distancia calculada por el sistema UWB RTLS es extremadamente precisa. La distancia se calcula al centímetro, o, más precisamente, es pura física.

¿Cómo implementar UWB RTLS para lograr la máxima cobertura?

Dominará directamente los pasos de instalación para optimizar la cobertura y la precisión. Solo con una instalación correcta, el sistema cumplirá con sus requisitos y expectativas.

·  Geometría triangular

Asegúrese de colocar los anclajes en una formación triangular para que el sistema pueda analizarlos. Gracias a esta formación, las soluciones UWB RTLS funcionan a la perfección para proporcionar datos de ubicación precisos. Elimina la posibilidad de ubicaciones lineales desfasadas, lo que permite que el sistema triangule con precisión.

·  30 cm de altura

Para aumentar la precisión del UWB RTLS, debe desplazar los anclajes 30 cm de las paredes. Esto evita que las señales se reflejen en las paredes durante la comunicación. De esta manera, se reduce la interferencia de las paredes más cercanas, lo que mejora la visibilidad.

·  Línea de visión

Asegúrese de que haya una ruta sin obstáculos, ya que esto es crucial para un sistema con línea de visión directa. Los pulsos pueden verse bloqueados por barreras, lo que puede causar retrasos en el sistema de localización en tiempo real (UWB). Debe colocar los anclajes a gran altura para evitar interferencias del terreno.

·  Espaciamiento de 45 m

Debe espaciar los anclajes correctamente, manteniendo una distancia mínima de 45 m. Esto es necesario para una cobertura UWB RTLS uniforme en exteriores y así mantener la integridad de la señal. Los módulos G-NiceRF ofrecen una buena cobertura a esta distancia y su sistema UWB RTLS se mantiene estable.

·  Configuración de coordenadas

Es importante tener una posición inicial para calibrar el sistema. Establezca el origen del sistema de coordenadas en (0, 0) para que el posicionamiento UWB tenga un punto de partida. Para calcular el sistema de posicionamiento UWB en interiores, necesita mapear digitalmente toda el área. Mida la posición de los anclajes para que el software calcule la posición correcta.

Preguntas frecuentes!

Estos responderán algunas de las preguntas técnicas más comunes sobre nuestro módulo UWB RTLS.

¿Cuál es la frecuencia del canal 5?

Puede usar ciertas bandas, y el Canal 5 opera a 6489,6 MHz para evitar interferencias. Como resultado, el módulo UWB  evita las interferencias típicas de otras bandas de frecuencia congestionadas. Esta frecuencia cumple con los estándares mundiales, lo que significa que su sensor UWB es confiable a nivel mundial. El ancho de banda es de 500 MHz, un rango amplio para una transmisión de datos estable.

¿UWB RTLS admite medición de distancia bidireccional?

Sí, es posible realizar mediciones bidireccionales para garantizar la precisión de UWB RTLS. El módulo transmite y recibe datos, que es exactamente como funciona UWB RTLS. Este método compensa la deriva de reloj, lo que permite lograr una alta precisión.

¿La corriente de sueño es inferior a 100 ua?

Sí, la eficiencia es alta y se obtiene una corriente de reposo inferior a 100 μA. Por lo tanto, las etiquetas UWB duran más y se reduce la frecuencia de mantenimiento de la batería para su equipo. Por consiguiente, el costo de propiedad de UWB RTLS se reduce, lo que la convierte en una solución rentable. Sus etiquetas UWB RTLS funcionan con alta eficiencia, lo que reduce los costos operativos.

¿Puede un módulo manejar una salida de 500 mw?

Sí, en particular, el UWB3000F27 ofrece esta capacidad con un amplificador de potencia integrado. Por lo tanto, el módulo UWB alcanza 500 mW, lo cual es perfecto para configuraciones de kit RTLS UWB de larga distancia. Como resultado, el posicionamiento UWB es de 1,5 km sin necesidad de amplificadores externos.

¿Cuál es el límite de longitud de paquete estándar?

Existe un límite de datos con respecto a la longitud estándar de los paquetes, que es de 1023 bytes. Por lo tanto, el sistema UWB RTLS envía datos concisos para mantener la velocidad. Esto se ajusta al protocolo estándar, lo que permite un seguimiento UWB rápido y eficiente.

Conclusión

Creemos que ahora puede apreciar el valor de nuestra respuesta. Los módulos G-NiceRF ofrecen una precisión inigualable y un rendimiento duradero. Protegemos sus datos con el mejor cifrado, además de asegurar su valor. Estamos listos para ofrecerle una muestra de nuestra avanzada tecnología UWB RTLS  . Visite G-NiceRF  para obtener más información.