NG-UWB

Nieuwe UWB chips voor betere lokalisatie en activiteitsdetectie

Ultra-wideband (UWB) is een radiotechnologie die informatie verzendt over een zeer brede bandbreedte, doorgaans meer dan 500 MHz. Door het uitzenden van extreem korte pulsen van minder dan 2 nanoseconde kunnen UWB-apparaten de looptijd van signalen veel nauwkeuriger meten dan conventionele technologieën zoals wifi of bluetooth. Dit maakt zeer precieze afstandsbepaling mogelijk, met een foutmarge van minder dan 20 cm, en het maakt UWB dan ook bijzonder geschikt voor lokalisatietoepassingen.

Sinds de introductie van betaalbare UWB-radiomodules rond 2013 hebben tal van Vlaamse bedrijven oplossingen op basis van UWB ontwikkeld. Dit onderstreept zowel de sterke regionale expertise als het strategische belang van deze technologie in Vlaanderen.

Op dit moment wordt een nieuwe generatie UWB-chips die meerdere antennes ondersteunt, geïntegreerd in consumententoestellen zoals smartphones. Voor de Vlaamse industrie betekent dit een belangrijke stap vooruit: deze multi-antennesystemen verhogen de commerciële haalbaarheid van realtime lokalisatiesystemen en maken tegelijk nieuwe radar-gebaseerde sensortoepassingen mogelijk met minimale infrastructuurvereisten.

Het NG-UWB-project wil dit realiseren door innovaties die hardwareontwerp en signaalverwerking combineren.

Innovatie in lokalisatie en radar­toepassingen

De aanpak met meerdere antennes die binnen NG-UWB wordt ontwikkeld, maakt realtime lokalisatie mogelijk met slechts één anker per ruimte, in tegenstelling tot de meerdere ankers die vandaag doorgaans nodig zijn. Dit wordt bereikt door fase- en timinginformatie van meerdere antennes gezamenlijk te benutten, in combinatie met artificiële intelligentie om afstand en richting gelijktijdig te schatten.

Daarnaast zenden multi-antenne UWB-systemen niet alleen signalen uit, maar ontvangen ze ook reflecties via de antenne-array, wat radarfunctionaliteit mogelijk maakt. Door het tijdsverschil en de frequentieverschuiving tussen de uitgezonden puls en de ontvangen reflectie te analyseren, kunnen deze systemen aanwezigheid en beweging detecteren. NG-UWB benut deze mogelijkheden voor geavanceerde sensortoepassingen, zoals aanwezigheidsdetectie, activiteitsherkenning, monitoring van vitale parameters, gebarenherkenning en toepassingen in logistiek en transport.

In vergelijking met bestaande oplossingen verlagen deze hardware- en software-innovaties de complexiteit van de installatie, evenals de onderhouds- en operationele kosten. UWB-systemen van de volgende generatie zijn bovendien robuuster, sneller, zuiniger en bieden een nauwkeurigere afstandsbepaling.

Deze capaciteiten ondersteunen geavanceerde lokalisatie- en sensortoepassingen in uiteenlopende domeinen. In de gezondheidszorg en begeleid wonen maken ze monitoring van veranderingen in dagelijkse activiteiten mogelijk, en dat op een niet storende manier. In het openbaar vervoer kunnen ze bijvoorbeeld worden ingezet voor het detecteren van zitplaatsbezetting. In industriële omgevingen zoals magazijnen en productieomgevingen maakt NG-UWB nauwkeurige asset tracking, monitoring van de veiligheid van werknemers en optimalisatie van werkprocessen mogelijk, en dat met minimale infrastructuur.

De kracht van UWB demonstreren

De partners binnen het NG-UWB-project zullen twee demonstratoren ontwikkelen om de technologie te valideren en te demonstreren in realistische omgevingen.

• De eerste demonstrator richt zich op industriële toepassingen. In een magazijnomgeving van 5 × 5 meter met obstakels wordt de locatie van vijf tags bepaald. Het systeem bereikt een nauwkeurigheid van 30 cm met slechts één anker.
• De tweede demonstrator focust op activiteitsherkenning bij één persoon. Het systeem onderscheidt vijf activiteiten (staan, slapen, zitten, wandelen en vallen) en bepaalt tegelijk de locatie van de persoon in een woonkamer van 5 × 5 meter met obstakels, eveneens met slechts één anker.

“NG-UWB brengt ultra-widebandtechnologie een stap verder door lokalisatie met één anker mogelijk te maken en monitoring van activiteiten bij meerdere personen te ondersteunen. Dankzij een verbeterd antenneontwerp en ingebedde AI worden de vereisten voor de infrastructuur en de bijbehorende kosten aanzienlijk verlaagd. Van gezondheidszorg tot logistiek biedt NG-UWB schaalbare en privacyvriendelijke oplossingen en versterkt het de positie van Vlaanderen als koploper in UWB-innovatie.”