Ultrabreitband UWB - die optimale Ortungstechnik (nicht nur) in Corona-Zeiten

| Redakteur: Jürgen Schreier

Apps zur Ortung von Kontaktpersonen und sozialen Distanzierung setzen meist auf den Bluetooth-Standard. Allerdings sind Messgenauigkeit und Reichweite von BLE beschränkt. Eine erheblich präzisere Echtzeitortung bietet Ultrabreitband (UWB), wobei UWB und BLE auch kombiniert werden können, um den Stromverbrauch des Mobilgeräts zu senken.

UWB kann Menschen (oder Gegenstände) zentimetergenau orten, und zwar indoor wie outdoor.
UWB kann Menschen (oder Gegenstände) zentimetergenau orten, und zwar indoor wie outdoor.
(Bild: Qurvo)

Ultrabreitband (UWB) ist eine drahtlose Technologie, die eine noch nie dagewesene Genauigkeit bei der Echtzeitmessung von Standort und Entfernung ermöglicht: Sie kann den Standort eines Geräts innerhalb von Zentimetern genau bestimmen, sowohl in Innenräumen als auch im Freien.

Infolge dieser Genauigkeit eignet sich UWB hervorragend für Covid-19-Anwendungen zur Ortung von Kontaktpersonen und sozialen Distanzierung. Solche Anwendungen werden derzeit in vielen Ländern entwickelt - meist in Form von Smartphone Apps, die z.B. die Bluetooth-Funktionalitäten von Mobiltelefonen nutzen. Faktisch ist aber UWB die einzige verfügbare Technologie, die das für diese Anwendung erforderliche Maß an Genauigkeit liefern kann.

UWB - eine Drahtlostechnik mit vielen Anwendungen

Die Fähigkeiten von UWB werden auch für eine breite Palette anderer Anwendungen eingesetzt, darunter

  • - Sicherer Keyless-Zugang zu Autos.
  • - Ortung wichtiger Versorgungsgüter in Krankenhäusern.
  • - Verbesserung der Betriebseffizienz und -sicherheit in Fabriken.
  • - Steuerung intelligenter Geräte in Privathaushalten auf der Grundlage des Standorts der Menschen.

Die Fähigkeiten von UWB ergeben sich aus der Tatsache, dass sie von Anfang an so konzipiert wurde, dass sie eine ultrapräzise, ultrazuverlässige Ortung und Kommunikation in Echtzeit ermöglicht. UWB kann sowohl im Innen- als auch im Außenbereich eingesetzt werden, da es im Gegensatz zu GPS/GNSS-Navigationssystemen nicht auf Satelliten angewiesen ist.

Die Funktionalitäten von Ultrabreitband (Ultrawideband, UWB) auf einen Blick
Die Funktionalitäten von Ultrabreitband (Ultrawideband, UWB) auf einen Blick
(Bild: Qorvo)

Stattdessen kommunizieren Geräte mit UWB-Technologie direkt miteinander, um Standort und Entfernung zu bestimmen. Dazu messen sie die Zeitspanne, die Signalimpulse zwischen den Geräten zurücklegen. Auf dieser Basis wird dann der Abstand zwischen den Geräten berechnet.

UWB-Signale verwenden eine Bandbreite von etwa 500 MHz

Die Genauigkeit dieser Messmethode hängt wesentlich von der Bandbreite des Signals ab. Um eine hohe Genauigkeit zu erreichen, sind sehr breite Signale erforderlich. UWB-Signale verwenden eine Bandbreite von etwa 500 MHz - und diese ist um ein Vielfaches breiter als bei anderen Technologien, die für die Standorterkennung verwendet werden. Dadurch erreicht UWB eine Genauigkeit im Zentimeterbereich, was für viele Anwendungen entscheidend ist.

Diese Methode ermöglicht es aber nicht nur, den Abstand zwischen zwei UWB-Geräten zu bestimmen, sondern kann auch dazu verwendet werden, den Standort eines Geräts genau zu bestimmen, indem die Signale von mehreren verschiedenen UWB-Zugangspunkten verglichen werden.

Die Genauigkeit von UWB macht die Technologie zu einer idealen Lösung für Covid-19-Anwendungen zur Kontaktverfolgung bzw. für das Social Distancing. Anwendungen zur Kontaktverfolgung informieren eine Person darüber, ob sie in engem Kontakt mit jemandem anderem gestanden hat, bei dem später eine Infektion mit dem Coronavirus festgestellt wird. Um die Privatsphäre zu schützen, ist die Nutzung dieser Anwendungen in der Regel freiwillig; die Nutzer entscheiden, ob sie ihre Daten weitergeben möchten.

Ultrbreitband mit Bluetooth LE kombinieren

Contact-Tracing-Apps verfolgen enge Kontakte zwischen Menschen, indem sie anonyme Informationen zwischen ihren mobilen Geräten austauschen, wenn sie sich in unmittelbarer Nähe befinden. Diese Informationen werden im Allgemeinen über Technologien wie Bluetooth übermittelt. Wird später jemand positiv getestet und ist bereit, diese Informationen weiterzugeben, informiert das System sofort die Personen, die mit ihm kürzlich in Kontakt standen. Im Vergleich zu Bluetooth ist die Messgenauigkeit von UWB jedoch wesentlich höher.

Um den Stromverbrauch zu optimieren, kann UWB zusammen mit Bluetooth Low Energy (BLE) eingesetzt werden. Ein Gerät kann BLE für eine erste Annäherung an die Entfernung verwenden und dann einen UWB-Chip einschalten, um die genaue Entfernung zu bestimmen.

UWB wird auch in Anwendungen zur sozialen Distanzierung eingesetzt,. Diese sollen dafür sorgen, dass Menschen einen sicheren Abstand zu anderen Menschen einhalten. Sie sollen die sichere Rückkehr zur Arbeit in Fabriken und anderen Umgebungen erleichtern.

Bei dem Artikel handelt es sich um die Übersetzung eines englischsprachigen Blogposts von Qorvo. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Greensboro (North Carolina) stellt Halbleiter für Breitbandkommunikation her.

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