Zwei-Wege-Abstandsmessung (TWR)

Was ist Zwei-Wege-Abstandsmessung (TWR)?

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Während bei TDoA mehrere fest positionierte Anker zusammenarbeiten, um den Standort eines mobilen Objekts zu bestimmen, nutzt TWR in erster Linie die Zwei-Wege-Kommunikation zwischen zwei Geräten, wie z. B. Ortungs-Tags die an Personen, Objekten oder Fahrzeugen angebracht sind, zur Echtzeitüberwachung der Entfernung zwischen ihnen. Dies ermöglicht Unternehmen die Verwendung von Applikationen, die auf der Zwei-Wege-Kommunikation basieren, wie z. B. autonome Kollisionswarnsysteme, Näherungserkennung und vieles mehr, ohne zusätzliche Infrastruktur zu benötigen.

Bei TWR beginnen zwei Geräte mit der gegenseitigen Abstandsmessung, sobald sich ein Gerät in der Nähe des anderen befindet, um ihre Entfernung zu bestimmen. Die Zeit, die die Signale benötigen, um die Distanz zwischen ihnen zurückzulegen, wird dann mit der Lichtgeschwindigkeit multipliziert und zur kontinuierlichen Bestimmung ihrer relativen Positionen verwendet, oftmals um standortabhängige Kommunikation und standortbezogene Dienste zu ermöglichen.

Um die Distanz zu ermitteln, müssen drei Nachrichten ausgetauscht werden:

  • Ein Ortungsgerät wie z. B. ein Inpixon RTLS-Tag initialisiert TWR, indem es eine "Anfrage"-Nachricht an einen nahe gelegenen Tag oder an eine andere RTLS-Node in seiner Reichweite sendet.
  • Das nahegelegene Gerät empfängt und speichert die Empfangszeit der "Anfrage"-Nachricht und erwidert das Signal mit einer "Antwort"-Nachricht.
  • Nach dem Empfang der Antwortnachricht zeichnet der Tag die Empfangszeit der Antwort auf.

Anhand des Empfangszeitpunkts dieser finalen Nachricht können die Tags dann die Laufzeit (Time of Flight, ToF) und somit die Entfernung zueinander bestimmen.

Die ermittelte Position von einem Gerät zum anderen wird dann je nach spezifischer Anwendung nutzbar gemacht. TWR kann auch von fest installierten Ankern und UWB- oder Chirp-Geräten verwendet werden, allerdings kann das TWR-Verfahren jeweils nur einen Partner für die Abstandsmessung zur Ortung des Geräts verwenden. Wenn mehrere markierte Objekte mit einem bestimmten Gerät in Verbindung gebracht werden müssen (z. B. mehrere Bergbaufahrzeuge mit einem Bergarbeiter), müssen sie dies nacheinander in einem so genannten "Round-Robin"-Verfahren tun. Die UWB- und Chirp-Module von Inpixon haben einen vergleichsweise kurzen Messzyklus, so dass die Latenzzeit bei der Abstandsmessung vergleichsweise kurz gehalten werden kann - niedrige 2-5 ms Latenzzeit und hohe Aktualisierungsraten bis zu 100 Hz und mehr.

Die patentierte SDS-TWR-Technologie von Inpixon

Inpixon besitzt das Patent für die symmetrische Zwei-Wege-Abstandsmessungs-Technik (SDS-TWR).

  • Symmetrisch — Die Messungen von Station A zu Station B sind spiegelbildlich zu den Messungen von Station B zu Station A (ABA zu BAB).
  • Doppelseitig — Für die Abstandsmessung werden zwei Stationen verwendet
  • Zwei-Wege — Es werden zwei Pakete verwendet, ein Datenpaket und ein Rückmeldungspaket.

Es handelt sich hierbei um eine Methode, die zwei Verzögerungen, die bei der Übertragung von Signalen natürlicherweise auftreten, zur Bestimmung der Reichweite zwischen zwei Stationen verwendet. Diese Signale sind die Signallaufzeit zwischen zwei drahtlosen Geräten und die Verarbeitungsverzögerung der Bestätigungen in einem drahtlosen Gerät. Aufgrund seiner einfachen Methodik lässt sich SDS-TWR leicht für viele standortbezogene Verwendungszwecke anpassen.

Die wichtigsten Vorteile

Echtzeit

Die RTLS-Technologie von Inpixon, einschließlich unserer patentierten SDS-TWR-Abstandsmessmethode, ermöglicht präzise Applikationen zur Abstandsmessung in Echtzeit mit sehr geringer Latenz (2-5 ms) und hohen Aktualisierungsraten (bis zu 100 Hz).

Ermöglichen Sie verschiedenste Zwei-Wege-Anwendungen

Die Technologie von Inpixon ermöglicht Ihnen in einer einzigen Lösung sowohl Anwendungen zur Abstandsmessung als auch zur Kommunikation, z. B. Kollisionsvermeidungssystemen, Näherungserkennung und mehr.

Flexibel

Bereitstellung von Anwendungen zur Peer-to-Peer-Ranging-Abstandsmessung zwischen zwei Inpixon-Funkgeräten, ohne dass eine zusätzliche Infrastruktur erforderlich ist.

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