超宽带：理论化精确建筑资产跟踪

　　如果你有一部智能手机——这很可能——它很有可能是苹果 iPhone 或三星 Galaxy。你也可能听说过这两个品牌都提到的“超宽带”这个词。 但什么是超宽带，在建筑等其他行业能否真正应用? 我们将讨论超宽带 (UWB)，它在理论上如何应用于定位和安全等建筑应用，特别是它如何改进市场上的现有产品，例如条形码/设备标签、蓝牙和 GPS 工具 追踪。

　　定义超宽带 (UWB)

　　超宽带 (UWB) 是一种用于传输数据的无线技术，可在非常宽的频带上以非常低的功率谱密度传播无线电能量。顾名思义，它使用数千兆赫 (GHz) 的宽频谱。 UWB 还具有高带宽和非常高的数据吞吐量的特点。

　　UWB 发射机以前称为“脉冲无线电”，可在宽频谱频率上发送数十亿个脉冲。然后，相应的接收器通过侦听发射器发送的熟悉脉冲序列将脉冲转换为数据。大约每两纳秒发送一次脉冲。这有助于 UWB 实现实时精度。简而言之，超宽带旨在在不使用太多功率的情况下在短距离内传输大量数据。

　　无论您是否了解所涉及的确切物理原理，我们都可能亲身经历过传统无线电系统的困境。这是因为这些系统容易受到电磁干扰——干扰信号并对信号产生负面影响的不需要的射频信号。这种干扰是传统无线电系统的衰落，是导致电视、收音机、无绳电话或移动设备的声音或图像质量下降的原因。使用 UWB，这种干扰大大减少，与极宽的带宽和低功率谱密度相得益彰。

　　UWB 通信系统天生不受检测和拦截的影响。低传输功率意味着窃听者必须非常靠近发射器(接近 1 米)才能检测到传输的信息。这一点——再加上 UWB 脉冲是用特定于每个发射器/接收器对的代码进行时间调制的事实——使得 UWB 传输很有希望地安全，因此可能的应用包括军事行动，甚至那些需要最高安全性的应用。

　　超宽带用途

　　超宽带的三个主要应用，都可以为建筑带来巨大的好处：

　　#1：无缝访问控制

　　这是简化同时提高建筑物接入点安全性的绝佳选择。 UWB 可以识别个人接近或远离安全入口的方式，验证安全凭证，并让授权的个人通过入口而无需亲自出示凭证。

　　#2：基于位置的服务

　　即使在拥挤的多径信号环境中，UWB 也能提供高精度定位。基于位置的服务具有广泛的应用：让人们可以轻松地在机场或购物中心等大型场所导航，或者在多层停车场中找到他们的车 数字营销机构开展有针对性的活动并生成客流量数据 提供个性化交易的零售商 政府机构定制通知 娱乐场所在活动期间提供个性化推荐

　　#3：设备到设备(点对点)服务

　　设备到设备或点对点是定位个人的好方法。 UWB 提供两个设备(例如您的设备和亲人的智能手机)之间的精确相对距离和方向，允许在没有锚点和接入点等基础设施的情况下找到彼此的相对位置。这将使您可以在拥挤的空间中轻松找到彼此或找到放错地方的物品。它也可以派上用场，以便在人海中找出您的朋友所在的位置。

　　行业用例

　　虽然过去主要用于雷达成像，但超宽带市场多年来发展迅猛，有大量民用和非民用应用，例如： 军事行动：由于超宽带在恶劣条件和环境下的抗干扰性、可扩展性和耐用性，自诞生之日起，就在军事应用中进行了探索。 消费电子产品：我们已经看到它进入了 iPhone 11 以及三星和索尼等参与 UWB 项目的品牌。设备。事实上，作为第一家将超宽带集成到智能手机中的厂商，苹果的超宽带芯片，恰如其分地命名为 U1，是一个非常重要的定位芯片。 物联网设备：UWB 快速传输大量数据的能力、高度的安全性和广泛的范围(使其适用于多种应用)使其成为物联网 (IoT) 的天然竞争者。一个小警告——它的短距离——可以通过天线设计来弥补。 汽车：UWB 在汽车行业显示出真正的前景，特别是在关键的 FOB 设计中，它可以用来更准确地预测这些设备的接近度和整体功效。事实上，像大众这样的汽车巨头已经宣布了他们对这项令人兴奋的技术的预期使用案例。

　　建筑用超宽带

　　建筑空间有两个特殊的超宽带用途：

　　#1：位置查找

　　超宽带在建设项目中具有真正的资产定位潜力。考虑到大型承包商一年内可能面临超过 120 万美元的更换工具和生产力损失，强大的工具跟踪系统是保持盈利的关键。工具经理求助于几种方法来跟踪工具和设备，但没有一个是没有缺点的： 条形码：也称为设备标签，是一种简单、经济高效的方式来密切关注各种工具和设备。缺点：您只能在每次扫描它们时获得可见性。 GPS追踪器：我们都知道GPS。每个人都使用 GPS 可靠地从 A 点到达 B 点，但 GPS 也有很多缺点……比如当你无法收到信号时。这是因为 GPS 需要卫星信号。不仅如此，它还可能成本高昂并消耗大量电池。 蓝牙追踪器：蓝牙追踪器利用您移动设备的蓝牙连接，并要求您的物品在您的设备范围内以生成位置更新。与每次都必须扫描条形码相比，蓝牙跟踪提供了更强大的跟踪功能。最大的缺点是缺乏GPS的实时数据和精确定位能力。

　　#2：工具和设备跟踪

　　GPS 用于库存跟踪的最大吸引力在于其准确性。它最大的缺点是费用过高和电池消耗过多。超宽带将自己与 GPS 区分开来，因为它能够以闪电般的速度传输大量数据，同时还具有低功耗。它还能够在最恶劣的环境中以卓越的精度运行。

　　正如短距离蓝牙低功耗 (BLE) 非常适用于人迹罕至的工作场所一样，超宽带的范围也很短。这个范围和接收可以通过整个建筑工地的多个 UWB 接收器得到改善，精确跟踪工具移动到厘米级。 UWB 标签可以嵌入到一个工具中，以便在工作现场对其进行跟踪。

　　#3：安全

　　如果我们再次考虑超宽带在商业建筑中提供的安全检查点，以验证安全凭证，同样的原则可以应用于您的业务——从进入您的总部到从婴儿床或工具室签入和签出工具。它对拦截的抵抗力还有助于阻止攻击者试图窥探您系统中发生的事情。这种安全性与嵌入式智能工具安全性相结合，为术语 2-factor-authentication (2FA) 带来了新的含义。

　　无线连接的世界

　　虽然它不一定是街区的新手，但超宽带终于找到了进入智能手机的方式，这是有充分理由的。其精确的准确性和安全功能适用于许多行业，从军事行动到数字营销活动再到建筑项目管理。有了如此多的利用可能性，我们预计超宽带将在未来几年进入建设领域。

　　作者：Lucas Marshall