Công nghệ Ultra Wideband là gì?

Ngày nay chúng ta thường thấy từ viết tắt UWB nó dần trở nên phổ biến trong giới đam mê kỹ thuật, công nghệ. Vậy có bao giờ bạn tự hỏi UWB là gì? Nó có những ứng dụng nào? … Hãy cùng Vuletech tìm hiểu về UWB cùng bài viết dưới đây.

I. UWB là gì?

UWB là viết tắt của từ Ultra Wideband (Băng thông siêu rộng), hiểu nôm na thì nó là một công nghệ không dây được phát triển để truyền sóng vô tuyến có mức năng lượng thấp với tốc độ cực cao (tín hiệu/nano giây) ở khoảng cách ngắn. Công nghệ UWB này khác với công nghệ sóng mang truyền thống. Dạng sóng của nó có thời gian ngắn và một số tính chất rất độc đáo. Để công nghệ UWB này hoạt động, chúng ta cần có tối thiểu hai thiết bị hỗ trợ chip UWB, một đóng vai trò là đầu thu và đầu phát sẽ là vai trò của thiết bị còn lại. UWB cũng là một công nghệ IoT nó cũng có thể tìm thấy ở trong điện thoại thông minh (ví dụ như Air Tag của Apple, chúng ta có thể định vị được nó cũng dựa trên UWB). Ngày nay, công nghệ UWB được sử dụng trong nhiều ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

II. Một số ứng dụng phổ biến nhất hiện nay của UWB

1. RTLS, Real-Time Location System: Hệ thống định vị theo thời gian thực

Công nghệ UWB được sử dụng trong các ứng dụng RTLS để xác định vị trí và theo dõi tài sản, thiết bị với độ chính xác cao. Công nghệ này có khả năng xác định vị trí chính xác, ngay cả trong môi trường trong nhà phức tạp, giúp nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng như quản lý kho giám sát nhân sự, …

2. Secure Access Control : Điều khiển truy cập an toàn

Công nghệ UWB cung cấp bảo mật nâng cao cho các hệ thống kiểm soát truy cập. Nhờ khả năng định vị chính xác, UWB giúp các hệ thống kiểm soát truy cập đảm bảo chỉ có những người có thẩm quyền mới được bước vào một khu vực nào đó. Hay chỉ có những người được phân quyền mới có thể sử dụng một số máy móc, hay vận hành hệ thống nào đó. Ví dụ chúng ta sử dụng một thiết bị thu UWB trên xe cẩu, nâng hàng, và thiết bị phát UWB sẽ được cấp cho những người có quyền được sử dụng những chiếc xe này. Công nghệ UWB còn cho phép xác định chính xác khoảng cách giữa các thiết bị, điều này giúp nâng cao tính bảo mật và mở rộng thêm trong các ứng dụng an toàn so với các công nghệ kiểm soát truy cập khác như BLE hay RFID. Ví dụ như được ứng dụng gắn trên xe nâng hàng để tránh va chạm gây ra các sự cố nguy hiểm.

3. Automotive Industry Applications: Ứng dụng trong ngành công nghiệp Ô tô

UWB được ứng dụng nhiều trong công nghiệp kể từ khâu sản xuất hay kể cả các ô tô được đưa vào sử dụng. Trog quá trình sản suất có thể sử dụng UWB để xác định vị trí của các chi tiết trong hệ thống sản xuất nhằm đảm bảo tính an toàn, quy trình vận hành sản xuất chính xác. Hay cho phép người dùng mở khóa và khởi động ô tô mà không cần tương tác vật lý. Ngoài ra, UWB còn hỗ trợ đậu xe tránh va chạm và điều hướng phương tiện tự động, …

III. RTLS – Hệ thống định vị thời gian thực

Tiếp theo đây chúng ta cùng tìm hiểu thêm về hệ thống định vị theo thời gian thực. Ví dụ được đưa ra là một giải pháp định vị thời gian thực từ SICK – Đối tác tích hợp hệ thống của Vuletech.

1. Tổng quan về giải pháp

Giải pháp này bao gồm hệ thống phần cứng và phần mềm. Phần cứng cần thiết là các UWB cố định (UWB Anchor) và UWB di động (UWB Tags). Chúng được kết hợp với hệ thống phần mềm như bản đồ (Map), Công cụ lõi (Core engine) và Platform.

Một số tính năng chính của hệ thống như:
- Khả năng định vị với độ chính xác cao (Có thể đạt tới 30 cm)
- Khả năng chống nhiễu nhờ dải băng tần lớn 4.4 GHz khác với các hệ thống truyền thông giao tiếp thông thường như (BLE 2.4 GHz, Wifi 2.4G/5G, ZigBee 2.4G).
- Khả năng truyền tốc độ cao nhờ sóng vô tuyến xung ngắn, UWB có thể truyền qua kính, gạch/bê tông, tường mỏng hay qua các vật liệu gỗ ép, lưới kim loại, …
- Tính ổn định cao nhờ tín hiệu RF ổn định nhất để định vị (phép đo dựa trên UWB ToF khác với BLE RSSI) với khả năng miễn nhiễm pha đinh đa đường cao.
- Tiêu thụ điện năng ít chỉ với 900mAh có thể sử dụng trong 2 tháng với tần suất mỗi 1 giây 1 lần truyền, và 6 tháng với mỗi 5 giây 1 lần truyền.

Bảng 1: So sánh giữa UWB và một số công nghệ định vị hiện nay

2. Cấu hình hệ thống

Cấu hình phần cứng hệ thống định vị

Hình trên mô tả kiến trúc mạch hệ thống định vị, các thiết bị UWB cố định được kết nối với nhau qua một switch, điều này giúp nâng cao độ chính xác và rộng phạm vi giám sát đối với các UWB Tag. Các UWB Anchor này có các kiểu thiết kế cho các môi trường khác nhau như: Trong nhà, kháng nước và chống cháy nổ.