Ultra-Wideband Lokalisierung

Ultra-Wideband-Lokalisierung basiert auf präzisen Distanzmessungen zwischen UWB-Geräten wie Ankern, Tags, Smartphones, Infrastrukturknoten oder Fahrzeugen. Die UWB-Technologie misst die Signallaufzeit zwischen zwei UWB-Sensoren, typischerweise einem Initiator und einem Responder, und nutzt die Lichtgeschwindigkeit, um daraus die Distanz zwischen ihnen zu bestimmen. Wenn ein Setup mehrere UWB-Geräte enthält, die auch als UWB-Knoten oder UWB-Anker bezeichnet werden, können die Distanzen von einem Initiator zu mehreren Respondern gemessen und als Grundlage für die Lokalisierung verwendet werden.

Durch die Kombination mehrerer einzelner Distanzmessungen können algorithmische Lokalisierungsverfahren wie Tri- oder Multilateration die Position eines UWB-Sensors innerhalb eines definierten Koordinatensystems bestimmen. Zusätzliche Verfahren zur Signalverbesserung, darunter Rauschunterdrückung, gewichtete Mittelwertbildung, Filterung oder Machine Learning, können die Lokalisierungsgenauigkeit und Robustheit weiter verbessern. Dadurch eignet sich UWB für Anwendungen, bei denen zuverlässige Informationen zu Nähe, Position oder Bewegung erforderlich sind, zum Beispiel bei sicherem Zugang, EV Charging, Parken, Teststrecken-Lokalisierung, industriellem Tracking, Robotik, Smart Infrastructure, mobilen Geräten und anderen Embedded-Lokalisierungssystemen.

Die unten gezeigten Beispiele konzentrieren sich auf Automotive-Szenarien und zeigen zwei verschiedene Einbau-Topologien für UWB-Anker im Fahrzeug. Die Ankerpositionen definieren das Basis-Koordinatensystem, in dem zusätzliche UWB-Knoten wie Smartphones, Key Fobs, Tags oder Infrastrukturelemente lokalisiert werden können. Die optimale Einbauposition hängt vom Zielanwendungsfall, der erforderlichen Lokalisierungsgenauigkeit, den abgedeckten Interaktionszonen und den Integrationsanforderungen des Systems ab.

Wo liegt das Portemonnaie, der Schlüsselbund, das Handy? Die genaue Lokalisierung per UWB kann dazu genutzt werden verloren gegangene persönliche Gegenstände zu orten. Dafür besitzen sie entweder einen integrierten UWB-Knoten (bspw. bei neueren Mobiltelefonen) oder man befestigt einen UWB-Tag am entsprechenden Gegenstand. Mit dieser Funktionalität ergeben sich zwei interessante Use Cases:

Wie viel Zeit verbringt man in Innenstädten oder am Flughafen, mit dem Abstellen und Wiedereinsammeln seines Autos? 
Mit UWB kann dieses Szenario der Vergangenheit angehören

Ähnlich wie in der privaten Garage kann die Lokalisierung durch UWB für Autonomes Fahren/Parken verwendet werden. Das Parkhaus benötigt dafür entsprechende Ausrüstung mit UWB-Ankern sowie eine Leitsoftware für die parkenden Autos. Es gibt dann nur noch einen Abgabe- und Abholbereich, direkt vor der Tür. Das UWB-bestückte Auto fährt von da aus exakt nach der durch die UWB-Anlage vorgegebenen Route und parkt sicher ein. Stress und Wartezeiten am Eingang des Parkhauses können somit vermieden werden.