UWB 定位無需信標之間同步或每個裝置的單獨 RF 校準

下行反向TDoA架構:自主信標傳輸訊號;安全帽內的接收器會監聽。

衛星導航在建築物邊界失效。藍牙和 Wi-Fi 只能指示工人所在的房間——對危險的工業區域而言過於粗糙。站在屏障旁安全的人和踏入禁區的人,是根本不同的營運事件。超越一定精度門檻後,座標從單純的地圖標記轉變為經驗證的事件:區域進入、停留時間和精確的移動軌跡。

UWB 提供高精度追蹤已超過十年,但廣泛的工業採用受阻於商業現實,而非技術限制。在傳統的上行 TDoA 系統中,固定錨點必須接收每個標籤的封包、維持次奈秒級的有線時間同步,並透過乙太網路回傳量測資料。業界基準顯示,約 85% 的總部署成本僅來自佈線基礎設施:導管佈設、PoE 交換器、工業升降機和認證電氣人力。

容量是第二個致命瓶頸。市場宣稱的標籤數量往往是理論算術:在僅 18% 負載的隨機 ALOHA 通道存取下,大約三分之一的傳輸會發生碰撞。市場上標榜高容量的最高資料速率無線電設定檔,對鋼結構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,使用四個信標在 DW1000 平台上的靜態測試。

我們打造了什麼

下行 Reverse-TDoA 架構

固定信標每 300 毫秒傳輸一次 UWB 封包;頭盔中的接收器僅透過普通遙測通道監聽並向伺服器發送時間戳記。信標不會接收任何訊息,也不會相互分享時間參考——不透過電纜、無線電或 GPS。系統的所有其他優點都直接源自於該架構。

沒有同步,沒有電纜連接到信標

沒有定時線、沒有 PoE 交換器、沒有通往安裝點的電纜路線。在 DW1000 配置中,週期為 300 毫秒,信標使用 10,000 mAh 電池運作約六天。安裝點是根據建築物的無線電幾何形狀選擇的,而不是根據電源插座的位置選擇的。

無特定於設備的射頻校準

信標、行動 UWB 定位接收器和 RF 路徑在安裝前不需要工作台對準和校正表。部署不需要昂貴的校準設備,只需基本的無線電規劃即可:安裝在設計點、記錄其座標並進行驗收檢查。

穿戴式裝置不會產生額外的 UWB 無線電流量

安全帽在僅接收 (RX) 模式下運作。即使在站點中增加 10,000 名工作人員,也會產生 0 個位元組的額外 UWB 流量,並消除無線電通道衝突 (ALOHA)。基礎設施僅隨著覆蓋範圍的擴大而擴展,而不會隨著輪班工人的數量而擴展。

沒有單獨的標籤

移動式UWB定位接收器整合在安全頭盔中,是強制性防護裝備。這消除了第三方追蹤器的購買和維護、充電櫃的需求以及標籤被遺忘或遺失的風險。

複雜金屬結構的無線電輪廓

我們特意選擇了長前導碼和最低的封包資料速率。這提供了最大的無線電鏈路預算和對金屬多徑反射的抵抗力,而不是追求標稱吞吐量。

量測結果

條件與限制

數據來自一個布置齊全的房間,而非空曠的實驗室:持續的非視線傳播、無線電路徑穿過兩道石膏板牆、四個信標中有兩個位於帶有金屬後固化室的樹脂列印機旁,第三個信標正對一面鏡子。未應用任何卡爾曼濾波器、移動平均或軌跡平滑處理。

測試使用了四個信標和 DW1000 平台上的靜止接收器。此架構亦在 DW3000 上實現,但這些量化結果不適用於該平台——也不適用於大規模工業現場的移動人員——除非另行進行量測活動。

發布的數據中刻意包含一個不利的壓力系列:座標可用性降至 15.79%,P95 徑向誤差升至 93.93 公分。移除有線同步簡化了安裝,但並未消除覆蓋工程和驗收測試的需求。

座標驅動的應用

危險區域的人員在進入瞬間即被偵測

在工作、危險、服務和等待區域的停留時間

按區域自動切換無線電頻道

特定房間的門禁控制

疏散期間的人員定位

路線和事件分析,以及為控制室產生事件

研發方向:一般智慧型手機上的導航

相同的架構適用於消費型手機的室內導航——一個被動聆聽者計算自身位置,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(Untracked Indoor Navigation)情境。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。將信標切換至標準 FiRa 模式,意味著回到一個必須持續協調的錨點網路——失去此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 幀及其硬體時間戳記。在此之前,這是一個研究方向,而非已出貨的功能,我們刻意保留此區別。