專有下行 Reverse-TDoA 架構:固定電池供電的信標廣播,頭盔內的接收器聆聽。
衛星導航在建築物周界便停止。藍牙和 Wi-Fi 只能顯示工人所在的房間——對危險工業區域而言過於粗糙。一個人安全地站在屏障旁和一個人踏進禁區,是根本不同的營運事件。超越某個精度門檻後,坐標便從簡單的地圖標記轉變為經核實的事件:區域進入、停留時間和精確的移動軌跡。
UWB 提供高精度追蹤已有十多年,但廣泛的工業採用因商業現實而非技術限制而停滯。在傳統上行 TDoA 系統中,固定錨點必須接收每個標籤的封包、維持亞納秒級的有線時間同步,並透過乙太網回傳測量數據。行業基準顯示,約 85% 的總部署成本僅來自佈線基礎設施:管道鋪設、PoE 交換器、工業升降機和經認證的電氣人力。
容量是第二個致命瓶頸。市場推廣的標籤數量往往是理論算術:在僅 18% 負載下的隨機 ALOHA 通道存取中,大約三分之一的傳輸發生碰撞。市場推廣用於容量的最高數據速率無線電設定,對結構鋼材和多路徑反射的韌性最差。在工業安全中,一個遺失的封包就是一個未被監控的工人。
技術報告 TR-XENOM-2025-01,在 DW1000 平台上使用四個信標進行靜態測試。
我們顛倒了測量管線。固定的低功率信標廣播專有 UWB 封包,內嵌於頭盔中的接收器只需聆聽。信標自主運作,無需管理回傳連接或聆聽標籤。
沒有定時分配網絡,亦沒有數據回傳佈線。在標準 300 ms 廣播間隔下,一個信標使用標準 10,000 mAh 外置電池組可運作約六天——經現場測試並在持續營運中驗證。信標放置在有可見性需求的地方,而非網絡纜線規定的地方。
信標和接收器 RF 路徑無需複雜的逐裝置手動校準。部署純粹是無線電規劃:選擇錨點位置、記錄測量坐標和驗證覆蓋區域。
頭盔以純被動聆聽模式運作。增加 10,000 名工人不會產生任何額外的 UWB 傳輸和無線電碰撞。基礎設施擴展完全取決於場地面積和幾何形狀——從不取決於人員數量。
UWB 接收器內建於安全頭盔中。無需盤點、充電、取回或更換的次要標籤,工人亦不可能將定位信標遺留在儲物櫃中。
我們刻意選擇最低數據速率和長前導碼,優先考慮重型鋼結構周圍的 RF 鏈路預算和多路徑韌性,而非在真實工廠中崩潰的理論高吞吐量數字。
這些數據來自一個佈置齊全的房間,而非空曠的實驗室:持續的非視距傳播、無線電路徑穿過兩面石膏板牆、四個信標中的兩個位於帶有金屬後固化室的樹脂打印機旁,還有一面鏡子正對第三個信標。沒有應用任何卡爾曼濾波器、移動平均或軌跡平滑處理。
測試使用四個信標和 DW1000 平台上的靜止接收器。該架構亦在 DW3000 上實現,但這些定量結果不能轉移到該平台——也不能在未經單獨測量活動的情況下轉移到有移動人員的工業規模場地。
一個刻意不利的壓力系列包含在已發表的數據中:坐標可用性降至 15.79%,P95 徑向誤差升至 93.94 cm。移除有線同步簡化了安裝,但並不免除覆蓋工程和驗收測試的需要。
在進入瞬間偵測到危險區域的存在
在工作、危險、服務和等待區域停留的時間
按區域自動切換無線電頻道
特定房間的出入控制
疏散期間的人員定位
路線和事件分析,以及為控制室生成事件
相同的架構將適用於消費手機上的室內導航——一個被動聆聽者計算自己的位置,而信標在設計上不知道誰在聆聽。這正是 FiRa 所稱的未追蹤室內導航場景。Apple 在 iOS 26 中引入了 DL-TDoA API,Google 在 Android 17 中加入了 FiRa 4.0 支援,但我們的封包格式是專有的,手機系統 API 無法理解。將信標切換到標準 FiRa 模式將意味著回到一個必須持續協調的錨點網絡——失去該架構所建立的獨立性。直接路徑需要 Apple 和 Android 製造商開放開發者存取接收到的 UWB 幀及其硬件時間戳。在實現之前,這是一個研究方向,而非已發佈的功能,我們刻意保持這一區分。