Сверхширокие перспективы. Европа возвращается к «забракованной» технологии UWB

Автомобиль подает сигнал об ухудшении качества дороги и предлагает снизить скорость. Пила, установленная на станке, моментально останавливает движение, спасая палец рабочего. Инспекция выясняет, что при строительстве сдаваемого в эксплуатацию дома применялись низкокачественные материалы. Все эти ситуации объединяет использование технологии UWB или сверхширокой полосы пропускания.

Кому выгодно?

UWB (англ. Ultra-Wide Band, сверхширокая полоса) – с чисто научной точки зрения это беспроводная технология связи, действующая на малых расстояниях при низких затратах энергии. Она использует в качестве несущей сверхширокополосные сигналы с крайне низкой спектральной плотностью мощности. Изначально UWB использовалась военными структурами, но в конце 20-го века начала активно развиваться в рамках гражданских применений. Так, с ее помощью определяется точное местоположение объектов, предупреждается столкновение автомобилей, проводится медицинское диагностирование. 

Производители оборудования связывали с технологией большие надежды, так как устройства работали в нелицензированном участке спектра. Но, к сожалению, в 2008 году вышло решение Еврокомиссии, в котором из-за возможности помех существующим технологиям были установлены очень низкие пределы уровней мощности и чрезвычайно жесткие маски при использовании сверхшироких сигналов. Это сделало технологию UWB экономически бесперспективной. Некоторые эксперты считают, что такое решение было пролоббировано операторами подвижной связи для защиты бизнеса, другие говорят о недостаточных исследованиях применения технологии UWB. Кстати, в России использование сверхширокополосных беспроводных устройств в полосах радиочастот 2,85–10,6 ГГц регулируется решением ГКРЧ № 09-05-02 от 15 декабря 2009 года.

Упорство и труд побеждают

Однако ETSI (Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций) и СЕПТ (Европейская конференция администраций почтовых служб и служб связи) продолжили работать в этом направлении. Сейчас специалисты по стандартизации проводят исследования по гармонизации спектра на территории Европы для некоторых применений в рамках этой технологии, после чего приступят к полевым испытаниям для определения безопасных уровней мощности и способов защиты от помех.
В августе 2012 года был опубликован отчет СЕПТ 45, в котором наиболее важными применениями технологии UWB называются слежение за объектами и определение их местоположения. При этом сообщается, что альтернатив UWB в этой сфере не существует.

На земле и в воздухе

Какие же применения технологии UWB и в каких диапазонах предлагает СЕПТ?
На автомобилях сверхширокополосные сигналы могут использоваться как в развлекательных комплексах (например, аудио- и видеосистемах), так и в устройствах, установленных на шинах, для отслеживания состояния дорожного полотна и совместной работы в сочетании с автомобильными системами безопасности. Предлагаемые полосы частот – 3,1–4,8 и 6–8,5 гигагерца.
В диапазоне 2,2 ГГц и 8,5 ГГц устройства UWB помогут проводить анализ строительных материалов. Эти применения включают в себя обнаружение мест и определение глубины установки электропроводки, металлических предметов и труб всех типов, обнаружение содержания воды и соли в структуре зданий, проведение инспекций качества материалов и выполненных работ.
UWB в полосах частот между 2,2 и 8 ГГц незаменима для различения предметов (например, пальцев) при работе со стационарными пилами для обеспечения безопасности работ.

В диапазоне между 3,4 и 4,8 ГГц могут работать устройства определения местоположения объектов и слежения за ними в интересах аварийно-спасательных служб. Прототипы таких устройств демонстрировались в Колледже противопожарной службы Великобритании и оказались способны следить за перемещением отдельных пожарных в условиях серьезного задымления.
В диапазонах 3,1–3,4 и 4,2–4,4 ГГц устройства UWB участвуют в определении местоположения объектов и слежения за ними на сборочных линиях, в складских помещениях, для охраны труда в опасных условиях и персонального контроля на общественных мероприятиях. Существует также система дальнего действия определения местонахождения имущества и персонала на крупных промышленных объектах.

На самолетах в полосах частот 3,1–4,8 и 6–8,5 ГГц сверхширокополосные сигналы могут применяться для контроля нахождения экипажа и положения органов управления, а также для предоставления связи и развлечений для пассажиров. Как ожидается, UWB войдет в состав будущего приборного оборудования кабины экипажа и индивидуальных средств связи пилотов и стюардов.
На железной дороге СШП может использоваться для слежения за движением поездов, как на поверхности, так и под землей.

***

Остается надеяться, что в этот раз Еврокомиссия получит всеобъемлющий документ с полным набором рекомендаций, основанных на глубоких исследованиях и испытаниях, и не будет возражать против применения технологии с использованием сверхширокополосных сигналов.

РС

ЭТО ИНТЕРЕСНО

Технология UWB может совершить прорыв в производстве ветряных двигателей. В этой нише был создан прототип устройства, работающего в диапазоне от 3,1 до 4,8 ГГц, для точнейшего измерения перемещений или колебаний движущихся частей. Оборудование позволяет реально контролировать отклонения лопастей ветровых двигателей. По сравнению с технологиями измерения расстояний, основанными на оптических и радиоволновых принципах, UWB обладает хорошей устойчивостью к многолучевому распространению радиоволн, высокой точностью измерения расстояний и высоким коэффициентом дискретизации. 

UWB позволяет отследить изменения в угле установки лопастей под воздействием ветра и передать эти данные на блок управления двигателем. В свою очередь, блок управления может изменить угол установки лопастей для обеспечения большей эффективности ротора ветряного двигателя. Будет получена дополнительная энергия за счет незначительного увеличения стоимости самого устройства. Таким образом, применение сверхширокополосных сигналов поможет снизить себестоимость экологически чистой энергии, производимой ветряными двигателями.

«Радиочастотный спектр»