Downlink Reverse-TDoA アーキテクチャ：自律型ビーコンが信号を送信し、ヘルメット内の受信機が受信します。
衛星ナビゲーションは建物の外周で途切れます。BluetoothとWi-Fiは作業員がどの部屋にいるかしか示せず、危険な産業区域には粗すぎます。バリアの近くに安全に立っている人と、立入禁止区域に足を踏み入れた人は、根本的に異なる運用イベントです。ある精度の閾値を超えると、座標は単なる地図上のマーカーから、ゾーン進入、滞在時間、正確な移動軌跡といった検証済みイベントへと変わります。
UWBは10年以上にわたり高精度追跡を提供してきましたが、産業界への広範な採用は技術的制限ではなく商業的現実によって停滞してきました。従来のアップリンクTDoAシステムでは、固定アンカーがすべてのタグからパケットを受信し、サブナノ秒の有線時刻同期を維持し、測定値をイーサネット経由でバックホールする必要があります。業界のベンチマークによると、総展開コストの約85%はケーブル配線インフラだけで発生します。電線管、PoEスイッチ、産業用リフト、認定電気工事などです。
容量は2つ目の致命的なボトルネックです。宣伝されているタグ数は理論上の算数に過ぎないことが多く、ランダムALOHAチャネルアクセスでは負荷がわずか18%でも送信の約3分の1が衝突します。容量向けに宣伝されている最高データレートの無線プロファイルは、鉄骨構造やマルチパス反射に対して最も脆弱です。産業安全において、パケットの欠落は監視されていない作業員を意味します。
技術レポートTR-XENOM-2025-01、DW1000プラットフォームでの静的テスト、ビーコン4台。
固定ビーコンは 300 ミリ秒ごとに UWB パケットを送信します。ヘルメット内の受信機はリッスンするだけで、通常のテレメトリ チャネル経由でタイムスタンプをサーバーに送信します。ビーコンはケーブル、無線、GPS 経由ではなく、何も受信せず、相互に時刻基準を共有しません。システムのその他の利点はすべて、このアーキテクチャから直接得られます。
タイミング ライン、PoE スイッチ、取り付けポイントへのケーブル ルートはありません。 300 ミリ秒周期の DW1000 構成では、ビーコンは 10,000 mAh バッテリーで約 6 日間動作します。取り付けポイントは、電源ソケットの場所ではなく、建物の無線の形状に基づいて選択されます。
ビーコン、モバイル UWB 測位受信機、および RF パスは、設置前にベンチ調整や補正テーブルを必要としません。導入には高価な校正機器は必要なく、基本的な無線計画、つまり設計されたポイントに取り付け、座標を記録し、受け入れチェックを実行するだけで済みます。
ヘルメットは受信専用 (RX) モードで動作します。サイトに 10,000 人のワーカーを追加しても、追加の UWB トラフィックは 0 バイト発生し、無線チャネル衝突 (ALOHA) が排除されます。インフラストラクチャはカバーエリアにのみ応じて拡張され、シフト勤務の従業員の数に応じて拡張されることはありません。
モバイル UWB 測位受信機は、必須の保護具である安全ヘルメットに組み込まれています。これにより、サードパーティ製トラッカーの購入とメンテナンス、充電キャビネットの必要性、およびタグを忘れたり紛失したりするリスクが排除されます。
私たちは意図的に長いプリアンブルと最低のパケット データ レートを選択しました。これにより、公称スループットを追求するのではなく、最大の無線リンク バジェットと金属からのマルチパス反射に対する耐性が提供されます。
数値は空の実験室ではなく家具のある部屋から得られたものです。持続的な非見通し、2枚の石膏ボード壁を横切る無線経路、4台中2台のビーコンが金属製のポストキュアチャンバーを備えたレジンプリンターの横に設置され、3台目の正面には鏡がありました。カルマンフィルタ、移動平均、あらゆる種類の軌跡平滑化は一切適用されていません。
テストではDW1000プラットフォームでビーコン4台と静止受信機を使用しました。このアーキテクチャはDW3000にも実装されていますが、これらの定量的結果はDW3000には転用できず、移動する人員がいる規模の産業現場にも、別途の測定キャンペーンなしには転用できません。
意図的に不利なストレスシリーズが公開データに含まれています。座標可用性は15.79%に低下し、P95半径誤差は93.93cmに上昇しました。有線同期を排除すると設置は簡素化されますが、カバレッジエンジニアリングと受け入れテストの必要性がなくなるわけではありません。
危険区域での存在を進入の瞬間に検知
作業、危険、サービス、待機ゾーンでの滞在時間
エリア別の自動無線チャンネル切り替え
特定の部屋へのアクセス制御
避難時の人員位置把握
経路とインシデントの分析、および管制室向けイベント生成
同じアーキテクチャは、携帯電話での屋内ナビゲーションにも適しています。受動的なリスナーが自分の位置を計算し、ビーコンは設計上誰がリッスンしているかを知りません。これはまさにFiRaがUntracked Indoor Navigationと呼ぶシナリオです。AppleはiOS 26でDL-TDoA APIを導入し、GoogleはAndroid 17でFiRa 4.0サポートを追加しましたが、当社のパケット形式は独自であり、携帯電話のシステムAPIはそれを理解できません。ビーコンを標準のFiRaモードに切り替えることは、常に調整し合わなければならないアンカーのネットワークに戻ることを意味し、アーキテクチャが構築された独立性を失います。直接的な道筋には、AppleとAndroidのメーカーが受信したUWBフレームとそのハードウェアタイムスタンプへの開発者アクセスを開放することが必要です。それが実現するまで、これは出荷機能ではなく研究の方向性であり、当社はその区別を意図的に維持しています。