帳號:
密碼:
最新動態
產業快訊
CTIMES / 文章 /
與環境互動更精準 打造更實用微定位技術
有效信號處理與演算法

【作者: 王岫晨】   2023年06月27日 星期二

瀏覽人次:【1570】

新一代定位技術目的在實現更高的精度水準,達到誤差一公尺以內的公分級精度,此類技術稱為微定位。微定位開啟了免手持門禁和資產追蹤等新一代應用案例,允許使用者以極其精確的方式與環境中的各種物體互動。


在室內環境中,多個反射和散射導致的多路徑效應更為複雜,需要有效的信號處理和演算法來解決定位問題。


主要微定位技術

目前的微定位技術正在不斷發展,以實現更高的精度。以下是一些目前微定位技術的主要發展現況:


超寬頻(UWB)

UWB技術是一種短距離高頻無線通訊技術,其利用大量的頻帶寬度進行高精度定位。UWB技術可以實現毫米級的定位精度,並且對於環境中的多徑干擾具有良好的抗干擾性。


藍牙低功耗(BLE)

BLE技術通常用於短距離通訊,但也可以應用於微定位。藍牙定位技術利用接收器與發射器之間的訊號強度指示(RSSI)來估算設備的距離,進而實現定位功能。


射頻辨識(RFID)

RFID技術基於無線電頻率信號識別物品或物體。最近的發展將RFID應用於室內定位系統,利用多個固定的RFID閘道和RFID標籤,可以實現對物體位置的精確追蹤。


光學定位

光學定位技術使用可見光或紅外線來進行定位。例如,室內的光學定位系統可能使用攝像頭或紅外線發射器和接收器,通過分析物體在影像中的位置或紅外線信號的強度來進行定位。


慣性導航系統(INS)

INS結合加速度計和陀螺儀等慣性感測器,透過測量物體的加速度和角速度來估算其位置和方向。INS通常與其他定位技術結合使用,例如全球定位系統(GPS),以提高定位精度。


微定位技術挑戰

微定位技術在實現高精度定位時,也面臨著一些挑戰。最大挑戰就在於其多路徑效應。多路徑效應指信號在到達接收器時經過多條不同路徑反射或散射,導致信號的相位和強度變化,進而影響定位精度。特別是在室內環境中,多個反射和散射導致的多路徑效應更為複雜,需要有效的信號處理和演算法來解決。


此外,無線訊號在傳播過程中會受到訊號衰減和干擾的影響,如障礙物、建築物、電磁干擾等。這些因素會導致信號強度的減弱和變動,進而影響定位的準確性。而實現微定位技術也需要消耗大量的能源和計算資源。對於行動設備等功耗有限的設備來說,這是一個挑戰。同時,需要精密的硬體組件和感測器來收集和處理定位數據,這對於成本和製造也帶來了壓力。


另一個挑戰在於隱私和安全問題。微定位技術需要收集和處理用戶的位置數據,這引發了隱私和安全的關注。確保用戶的位置數據不被濫用或遭到未授權的侵入是一個重要的挑戰,同時保護數據的安全性也是一個關鍵問題。


標準化和互操作性也是值得注意的問題。微定位技術的標準化和互操作性是實現廣泛應用的關鍵因素。不同廠商和技術之間的互操作性以及共同的標準能夠促進技術的發展和廣泛應用。


克服這些挑戰需要不斷的研究和創新,包括新的信號處理算法、硬體設計和安全保護措施的發展,以及產業界和學術界的合作推動技術的進步。


微定位技術測試

在測試層面上,微定位技通常需要透過以下步驟和方法來進行。首先,需要建立一個能夠模擬實際應用場域的測試環境。這可能包括室內或室外的測試區域,其中包含各種可能影響信號傳播和定位精度的因素,如建築物、障礙物、干擾源等。再來就是選擇合適的測試設備,例如定位接收器、發射器、感測器等。這些設備可能是硬體設備或軟體模擬器,根據具體的測試需求進行選擇。


在測試時,要根據所需的測試目標和應用場景,設計測試場景和用例。這些用例可能包括不同的移動軌跡、不同的位置和環境條件等,以模擬實際應用中的各種情況。而在測試過程中,也必須盡可能收集測試設備生成的數據,包括定位數據、信號強度、時間標記等。這些數據可以用於評估定位精度、分析演算法效果以及對比不同技術的性能。


針對測試數據,可以使用事先設計的定位演算法進行驗證和評估。這包括比對實際位置和定位結果,計算定位誤差和精度,並進行統計分析。根據測試結果進行評估,就可以發現問題和改進空間。這可能涉及調整測試參數、演算法的優化或硬體設計,以提高定位精度和性能。


需要注意的是,微定位技術的測試通常是一個循序漸進的過程,需要不斷的迭代和優化。測試結果應該與實際應用需求和預期目標進行比較,以確保技術的有效性和實用性。


擴展車用生態體系

恩智浦半導體解決方案資深經理Peter Pirc以汽車門禁生態系為例,他認為手機OEM和汽車OEM之間圍繞數位鑰匙持續互動,正不斷擴展汽車門禁生態體系。車聯網聯盟(CCC)致力於促進這兩者在全球範圍的合作,並確保不同車型和手機型號之間的互通性。例如,CCC的數位鑰匙3.0規範為安全免手動汽車門禁設定了跨產業標準。


圖一 : 恩智浦半導體解決方案資深經理Peter Pirc
圖一 : 恩智浦半導體解決方案資深經理Peter Pirc

隨著汽車業向數位鑰匙遷移,無縫協作及一致性變得至關重要。在微定位技術上也需要有生態系的整合協作,才能夠發展更多最終用戶應用場景。目前NXP提供多種技術和系統知識,助力穩健且可擴展的汽車門禁。透過智慧安全汽車門禁解決方案,可使智慧手機OEM和汽車OEM在遷移過程中都處於優勢地位。


例如恩智浦的超寬頻(UWB)技術可實現安全測距和精確感測,為無線設備創造空間環境的新維度。UWB技術處理資訊,以簡化決策和精確的設備管理。



圖二 :  UWB技術實現安全測距和精確感測原理圖(source:NXP)
圖二 : UWB技術實現安全測距和精確感測原理圖(source:NXP)

目前恩智浦UWB IoT解決方案的專用產品組合包括Trimension SR150和 SR040。這兩款解決方案都能自主運行UWB功能,所有韌體在晶片上運行,並已通過了MFi認證,能夠與蘋果公司各種終端中搭載的Apple U1晶片進行交互操作。開發人員可利用它與搭載蘋果U1的終端設備進行互通性,為使用者實現找尋附近物體和物品導航。


在附近攝影機協助模式下,開發的應用可為用戶指向到搭載Trimension SR150或SR040的物品上,AR視圖可顯示其位置、提供導航。該功能的使用場景包括:客製化的展會裡使用者可找到想看的演示、在自行車停放處的上百輛車中快速找到自己的自行車,或者在商店中尋找特定物品。


此外,還可以實現與附近物體和物品的免手動互動。通過使用附近的輔助後台會話,即使用戶未主動打開設計人員開發的應用程式,應用仍可繼續與具有UWB功能的配對設備交換即時空間資訊。這一點帶來了各種新的可能性。例如,無需動手便可觸發現實世界中的功能,用戶能夠享受全新體驗,比如走進房間就能開始播放音樂,或者騎上配對好的電動自行車就能自動啟動。



圖三 : 微定位在測試上,需要建立一個能模擬實際應用場域的測試環境。
圖三 : 微定位在測試上,需要建立一個能模擬實際應用場域的測試環境。

結語

未來的微定位技術將朝著實現更高的定位精度和穩定性的目標發展。透過更先進的信號處理技術、多感測器融合和更精密的硬體設計,微定位系統能夠實現更精確的定位,並提供更穩定和可靠的定位結果。除了更廣泛的應用範圍、低功耗和智能化等方向發展,隨著技術的不斷創新和發展,微定位技術也將為許多產業和應用帶來更多的價值和可能性。


相關文章
新一代4D成像雷達實現高性能
MCX A:通用MCU和FRDM開發平台
智慧家居大步走 Matter實現更好體驗與可靠連結
將意圖轉化為行動:走進嵌入式語音控制新時代
低功耗MCU釋放物聯網潛力 加速智慧家庭成形
comments powered by Disqus
相關討論
  相關新聞
» 英飛凌首度贏得全球汽車MCU市場最大份額
» 攸泰科技五月上市 首度公開GEO系統、無人機和控制器搶市
» 豪威汽車影像感測器高通數位底盤 可用於次代ADAS系統
» Palo Alto Networks:2023年勒索軟體攻擊增49% 台灣製造業影響最深
» 意法半導體擴大3D深度感測布局 打造新一代時間飛行感測器


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2024 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3  v3.20.2048.3.230.143.213
地址:台北數位產業園區(digiBlock Taipei) 103台北市大同區承德路三段287-2號A棟204室
電話 (02)2585-5526 #0 轉接至總機 /  E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw