新的UWB系统由一个小型电子标签(插图显示了标签的大小，与一枚美国硬币相比)组成，它可以同时向四个锚发送一个信号。学分:加州大学圣地亚哥分校由于加州大学圣地亚哥分校电气工程师开发的升级，一项无线技术正在帮助人们找到他们的钥匙和钱包，有一天可以用于精确和实时的3D运动捕捉。该团队的新工作改进了一种被称为超宽带的无线通信技术。这项技术已经存在多年，但直到最近，超宽带才开始流行起来，因为它在确定其他设备的位置和移动方面比无线网络和蓝牙有更高的准确性。
它还有潜力开辟更大的可能性，比如室内导航；智能仓库，提供库存和人员的精确和实时位置；和运动分析等应用中可以实时无线完成的3D运动捕捉。
加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院电气和计算机工程教授、无线通信中心教员迪内什·巴拉迪亚说，但要实现这一目标，必须克服当前超宽带技术的几个局限性。他解释说，超宽带系统需要比现在工作得更快，以极低的功率工作，并在3D定位中提供高精度。
巴拉迪亚的无线通信传感和网络小组最近开发了一个符合这些标准的原型超宽带系统。它传输数据的延迟只有一毫秒；它耗电很少，用一个小型硬币电池可以连续运行两年以上；对于静止的物体，它可以精确到3厘米以内，对于移动的物体，它可以精确到8厘米以内。
研究人员将在9月21日至26日举行的UbiComp 2021会议上展示他们的超宽带系统，称为ULoc。
新的超宽带(UWB)系统可以在一毫秒的延迟内精确跟踪移动标签的3D位置。功劳:无线通信传感和网络小组新系统从根本上改变了超宽带系统定位物体的过程。超宽带系统通常由两个主要组件组成:一个称为标签的小型跟踪设备，可以附着在物体上，以及一组称为锚的设备，安装在环境中的不同位置，以检测来自标签的无线电信号。
超宽带跟踪目前的工作方式是，标签向所有锚发出信号，锚又将这些信号发送回标签。系统测量这些信号返回标签所需的时间。n使用这些信息来计算标签和每个锚点之间的距离，然后就可以对标签的位置进行三角测量。
巴拉迪亚解释说，这个过程的问题在于它涉及大量的信号交换。一个标签需要向每个锚发送一个单独的信号，而每个锚又向标签发回一个信号。“这使得系统运行缓慢。它不可扩展，也不提供3D本地化，”巴拉迪亚说。
为了简化这个过程，研究人员更新了标签的软件，这样它只需要向所有的锚发送一个信号。这也大大降低了标签的功耗；它可以在小型硬币电池上连续运行两年以上，而目前的UWB标签在这种类型的电池上只能使用几个月。他们还建造了新的锚，只需一个信号就能工作，并能很好地读取标签的3D位置。该团队开发了特殊的天线阵列和新的算法，使锚能够准确估计标签信号到达的3D角度和方向。锚能够从多个有利位置测量这个三维角度，因此它们可以精确定位标签。
在测试中，新的超宽带系统在一毫秒的延迟内准确跟踪了标签的3D位置，同时一名研究人员拿着它，在一个开放的办公空间内移动它。研究人员指出，尽管该系统处于“嘈杂”的环境中，但性能良好——计算机屏幕、玻璃窗和金属片会干扰超宽带信号并产生噪声。
该团队现在正致力于构建一个端到端的运动捕捉系统，应用范围从虚拟现实游戏到体育分析和医疗保健的自动机器人。研究人员表示，他们正寻求与工业伙伴合作，进一步开发和商业化这项技术。
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