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微定位技術輕鬆定位IoT裝置

物聯網(IoT)裝置經常被視為一種監測環境的智慧系統,或是用於控制遠端接取與回報功能的裝置。但這種裝置其實可以更簡單,甚至不需要連網,也仍然屬於IoT的一部份。這就是微定位(Microlocation)裝置——僅回報ID辨識與定位,就能將任何物件轉變成可為用戶帶來顯著效益的IoT「物件」(thing)。

如今,每個人都很熟悉基於全球定位系統(GPS)的定位技術,它已廣泛應用於全世界開放空間。然而,微定位技術則作業於更有限的環境中,例如建築物內或特定的區域範圍內,提供厘米(cm)級的定位精確度(優於GPS的m級精確度)。微定位技術或許無法定位出你在世界上的哪個地方,但卻可以明確讓你知道鄰近物件的相對位置。

Pixie的資產追蹤應用
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透過微定位技術,幫你確定皮箱中該打包的行李都帶了(來源:getpixie.com/)

在日前於矽谷舉行的嵌入式系統大會(Embedded Systems Conference;ESC),我看到兩種不同的微定位技術,分別採用了不同的定位方法。其中之一來自Impinj,它採用了RFID技術;另一家則是基於超寬頻(UWB)無線技術的Decawave;兩家公司都支援IoT裝置的許多潛在應用。

Impinj的方法是RFID的第二代擴展技術,RFID經常用於零售產品的掃描。然而,這種擴展技術讓Impinj得以透過一款閘道器單元為面積達1,500平方公尺的區域內掃描數千個ID,同時確定其位置。此外,還能讓標記的物件變成自供電的IoT裝置,因應閘道器的查詢,持續回報其ID與位置。該閘道器隨後還能利用雲端服務追蹤這些物件的動態,從而實現倉儲管理與生產流程監控等不同的目標應用,甚至還可以透過比較貨架與收銀機的銷售狀況,評估零售產品是否暢銷。

Decawave的技術則採用UWB射頻以及「飛時測距」(TOF),確定裝置間的距離以及固定位置信標。由於提供了充份的主動式裝置或信標數量,這些量測選項讓系統得以確定範圍內每個裝置的絕對位置,在有牆隔間的室內可達到40公尺的距離,開放空間中則涵蓋達250公尺視線範圍。

如同Impinj的技術一樣,Decawave的微定位途徑也支援諸如物件即時定位,但它涵蓋範圍的限制較少,可應用在農業(追蹤家畜)、零售業與資產管理等應用,而且,透過分析雲端中的追蹤資料,系統還能推衍出資產使用模式與運動性能等建議。例如以下視訊中Pixie的資產追蹤應用案例,幫你確定皮箱中該打包的行李都帶了。

這些微定位技術提供了強大的能力,幾乎能將所有物件都轉成可被即時追蹤的IoT裝置,而且還能以極低的成本在雲端分析其動態。其結果是大幅節省所需的資產追蹤時間,以及從動態效率研究與降低庫存「縮減」中,大大地節省成本。但這些技術可實現的應用還不只於此,它甚至還能用於拯救生命。

在今年七月初,德國Volkswagen汽車公司發生一起意外——工業機器人抓起一名維修工人,並將他推到金屬板上而害他送命。如同許多工業機器人一樣,這些裝置是專用於周遭安全的環境下操作的,機器人或裝置在工作區域內運作時,人類不應該擅自侵入,以策安全。像這一類機器人通常使用安全「光閘」(light curtain)來確定人類是否越界到工作區域,並且在偵測到意外情況時停止運轉。

這種方法的問題是,必須在機器人周圍設定機械圍籬,使其固定在某個位置。然而,透過微定位技術,機器人就能偵測到是否有人(需配戴定位標籤)進入危險的工作區,而不需要再設置機械圍籬了。這可大幅提高機器人的靈活度,不必再被限制於某一定點,讓它更具有行動性。而且,由於掌握了人類的完整3D定位,機器人在防止人類進入工作區域的同時,還能不間斷地持續作業。

對於許多開發人員來說,微定位技術目前仍然是一個相對較新的概念,但它的應用似乎是無窮無盡的。您認為還能如何利用這項技術能力,持續即時追蹤目標物件?
日期: 14/8/2015
來源:電子技術設計

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