Помнится, было время, когда для определения местонахождения нужно было изучать карты и пользоваться хитроумными инструментами. С появлением навигационных радиосистем ориентироваться стало гораздо проще, а системы спутниковой навигации, ставшие доступными для всех, сейчас не использует разве что принципиальный ретроград. Кажется, что навигационные технологии стали глобальными настолько, насколько это вообще возможно – но нет. В масштабах Интернета вещей рациональнее применять иные методы навигации, основанные на беспроводных сетях передачи данных. RTLS (системы позиционирования в реальном времени) гораздо проще и точнее и, что самое главное, позволяют отображать положение всех объектов на интерактивной карте. Объектами могут быть как вещи, например, товары или инструменты на складе, так и транспорт (электрокары, тележки) и даже люди – к примеру, в больницах часто требуется знать, где находится нужный врач.
RTLS (Real-time Locating System) может быть развёрнута в помещении, здании или на практически любой площади, где есть возможность разместить инфраструктуру системы и организовать её работу. Основа RTLS – сеть из базовых станций, чьи координаты известны. Объекты, которые нужно отследить, оснащаются активными радиометками, сигнал с которых улавливается базовыми станциями. Обрабатывая данные со всех станций, определяют положение всех меток в зоне охвата сети RTLS.
Несмотря на простые принципы работы, при реализации RTLS возникают различные трудности: кроме поиска компромиссов между числом отслеживаемых объектов, мощностью базовых станций, методами обработки информации, потреблением и т.д. нужно уделять внимание созданию аналоговой радиочастотной части устройств и протоколам обмена данными.
Помочь создателям RTLS взялась компания DecaWave, выпустив радиочип DW1000 ScenSor. Несмотря на то, что расшифровка этого названия похожа на речи сломанного робота-завоевателя (Seek Control Execute Network Sense Obey Respond – буквально «искать-контролировать-запускать-сеть-чувствовать-подчиняться-отвечать»), DW1000 вполне дружелюбен. В его 48-выводном корпусе уютно разместились цифровой приёмопередатчик со всеми необходимыми аналоговыми модулями (включая антенный переключатель), MAC-блок, последовательный интерфейс и модуль управления питанием (см. рисунок).
 |
| Рис. Структура чипа DW1000. |
Приёмопередатчик чипа совместим со стандартом IEEE802.15.4-2011. Инженеры DecaWave намеренно отказались от разработки проприетарных протоколов, так как это лишь усложнило бы разработку, в то время как стандартные, уже зарекомендовавшие себя решения, будут поддерживаться всей промышленностью и обеспечат совместимость оборудования различных производителей. Оригинальный стандарт IEEE 802.15.4 был создан в 2006 году и включает спецификации популярного протокола беспроводного обмена данными на малых дистанциях ZigBee. В 2011 году этот стандарт был, в частности, дополнен ультраширокополосной технологией связи (UWB). UWB-cигналы представляют собой очень короткие импульсы, с относительной шириной спектра от 25 до 100%. Это несёт с собой несколько важных преимуществ: возможность очень точно определять расстояние до объектов, низкое потребление передатчика и эффективное подавление отражённых сигналов.
Но инженеры DecaWave не остановились на этом. Метод когерентного приёма, реализованный в DW1000, позволяет распознавать более слабые по сравнению с некогерентным приёмом сигналы, и, как следствие, увеличить дальность связи. Это особенно важно в обычных для помещений с множеством комнат ситуациях, когда приёмник и передатчик не находятся в зоне прямой видимости.
Наконец, запатентованная технология производства микросхем позволила создать самый маленький совместимый с UWB IEEE802.15.4-2011 чип на рынке. Причём, размер – не единственный выигрыш: чем меньше кристалл микросхемы, тем дешевле его производство и, в итоге, сама микросхема.
А закончить описание этого, безусловно, заслуживающего внимания продукта лучше всего цифрами. Итак, основные характеристики чипа DecaWave таковы:
- скорость обмена данными: 110, 850 кбит/с, 6.8 Мбит/с;
- рабочие частоты: шести поддиапазонов в диапазоне 3.5–6 ГГц;
- дальность связи: до 300 м;
- мощность передатчика: –14 или –10 дБм;
- плотность мощности передатчика: –41.3 дБм/МГц;
- модуляция: дифференциальная фазовая с двоичной фазовой манипуляцией;
- длительность преамбулы сигнала: от 64 мкс до 4 мс;
- длина пакета данных: до 1023 байт
- питание – один источник: 2.8–3.6 В.
Система RTLS, построенная на основе DW1000, способна определять местоположение объектов с точностью до 10 см и отслеживать в режиме реального времени до 11000 (!) радиометок в радиусе 20 м.
О компании
Компания DecaWave (Дублин, Ирландия) – разработчик интегральных схем для UWB-навигации в помещениях. Первый продукт компании – чип ScenSor – объединяет стандарт обмена данными IEEE802.15.4-2011 и собственные разработки компании, благодаря чему достигнута совместимость и надежность вкупе с высокой точностью навигации, экономичностью и низкой стоимостью изделия.
Посмотреть подробные характеристики радиочипов компании DecaWave
Купить DW1000 на РадиоЛоцман.Цены
