新冠接触者社交距离排查利器——纽瑞芯科技提出一种UWB全新应用

发布时间:2020-12-18


新冠疫情出现一年多来,作为百年一遇的世界性重大公共卫生危机,对世界经济和人们的生活造成的冲击远远超出人们的预料。它引起了人们对卫生健康领域前所未有的关注,在与疫情的这场战斗中,世界各国都投入了巨大的努力,很多国家都面临医疗资源的紧张社会发展停滞的严峻考验,人类一直都在为防控新型冠状病毒不断努力。最近深圳市纽瑞芯科技有限公司提出了一种通过用嵌UWB模块的手机测量和预警社交距离的方法和系统,能够对人们的社交距离进行不间断的测量和在必要时进行预警。在疫情期间,能够迅速帮助人们了解与新冠感染者的密切接触情况,提高流行病调查的效率和准确性,可以更迅速地排查新冠病毒携带者的密切接触者,从而更有效地阻止疫情的蔓延。

纽瑞芯科技的这项发明专利已经获得国家知识产权局的授权,此项专利名称为“基于嵌有UWB模块的手机测量和预警社交距离的方法和系统”,专利号为2020103023443


UWB技术简介

UWB最初的定义是来自于上个世纪60年代兴起的脉冲通信技术,又称为脉冲无线电(Impulse Radio)技术。这种技术与当今被广泛应用的载波调制技术不同,它不需要使用传统通信系统中的载波,而是使用很陡的上升沿和下降沿基带脉冲直接通信,是一种无载波通信技术。从频域上看,连续波信号将能量集中于一个很窄的频率内;而UWB信号带宽很大,能量分布在每个频点上功率都很低。2002年,美国正式将3.1GHz~10.6GHz频带作为室内通信用途的UWB开放,标志着UWB开始用于民用无线通信。中国也从2006年开始UWB频谱规划。

自2018年起,IEEE 802.15个域网TG4z任务组开始定义UWB脉冲无线电在物理层上的一系列增强型功能,包括对现有调制方式对改进及相关测距技术的提高,对测距定位技术的安全性也得到加强。1999年国际FiRa(fine ranging)联盟成立,纽瑞芯是FiRa联盟的会员之一。FiRa联盟通过制定标准和认证,从而确保建立跨芯片组、设备和基础设施服务的互操作UWB生态系统,旨在利用超宽带(UWB)技术推动用户无缝体验。UWB技术相关标准的不断演进和相关技术联盟的不断成立,都进一步促进了UWB定位技术的发展。


UWB高精度定位技术

UWB信号由纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲组成。在定位应用中可以通过检测信号脉冲位置结合某些定位算法来计算信号在空中飞行的时间(TOF),该时间与信号在空中传输的速率(一般认为是光速)相乘即可得到检测设备和被检测设备之间的距离,达到测距和定位的目的。UWB技术使用的是超宽带超(频域)窄脉冲(时域)信号,而其它通信所使用的窄带宽脉冲信号,UWB由于发射脉冲非常窄,信号到达时间可以被精确测定,可以实现高精度的测距,而其它技术则难以实现对信号到达时间与UWB技术相同精度的测量。另外,相比其它技术UWB的超窄脉冲特性可以更好地区分传输中的首径信号和多径反射信号,从而具有很强的抗多径干扰能力,而其它技术的抗多径干扰能力则远达不到UWB技术的水平,所以UWB技术本身特性使它具备了其它技术的难以企及的高精度测距和定位能力。


 

现有室内定位技术的比较

除了UWB定位技术外,目前还有RFID、Zigbee、WiFi、蓝牙等无线室内定位技术。因为各个技术本身的具有不同的特点,这里将现有几种主要定位技术对比如下:


RFID

Zigbee

WiFi

mmWave相控阵

蓝牙5.1

UWB

定位精度

区域判断

5~10m

3~10m

0.01~1m

0.1m*

0.5~5m**

0.01m*

0.1~1m**

工作距离

5m

100m

200m

1~10m

<10m

>100m

应用场景

区域判断

低精度

低精度

高精度/低密度

中高精度

高精度/高密度/高频度

价格

很高

è

* 理论精度

**工程精度

由以上对比可见UWB技术是一种高精度、低功耗、强大且安全可靠的测距定位技术


UWB定位技术的应用

近年来UWB技术的应用领域不断扩展,可以概括为三大领域:传统行业领域,手机产业领域和物联网产业领域。具体应用可以遍及人们生活的方方面面,比如智慧工厂,智能仓储,医院养老,智慧监狱,智慧城市,智能家电等等,UWB技术发展和广泛应用将助力人们智慧生活的早日到来。

下面仅以智能手机为例,说明UWB是怎样一个巨大的蓝海市场,而泛物联网UWB应用预计将会是手机应用市场规模的十倍以上。随着UWB技术嵌入手机等智能设备(IPhone11和三星Note 20 Ultra),UWB技术将进入高速发展期而且UWB会成为未来手机的新标配。图1是纽瑞芯科技对UWB手机应用市场的预测。预计到2025年全世界智能手机出货量约15亿部,其中10亿部将配备UWB技术。


1纽瑞芯科技对UWB手机应用市场的年预测 (单位:百万台)


UWB定位技术在疫情排查中的新应用

到目前为止,尚没有有效的办法准确获取并记录人们的密切接触人群信息,也没有足够的预警机制。在发生大规模传染病疫情时,例如近期的新型冠状病毒,人与人之间的密切接触可能成为疾病传播的主要途径。需要采集相关数据时,主要排查办法是通过流行病调查获取个人与感染者接触相关情况,例如通过手机漫游定位、交通工具乘坐记录安防视频追踪等方法,间接获取可能接触的人群信息。这种做法效率低、漏查错查可能性大,可能带来巨大隐患。

纽瑞芯科技新获得授权的专利 “基于嵌有UWB模块的手机测量和预警社交距离的方法和系统”(专利号:2020103023443),则可以利用UWB定位技术结合大数据,实现准确有效获取并记录人们的密切接触人群信息,高效完成流行病筛查和自动预警。图2是专利实施例中嵌有UWB模块的智能手机A与周围嵌有UWB模块的智能手机以及服务器之间的信息交互方式示意图。

专利实施例中嵌有UWB模块的智能手机A与周围嵌有UWB模块的智能手机以及服务器之间的信息交互示意图;

在此发明所述系统中当两名或多名用户间接触距离小于等于安全社交距离时(乘坐公共交通、超市商场、娱乐场所等场景),用户携带的嵌入UWB芯片的智能手机间相互搜寻建立通信连接关系后,分别向各自用户发出提示预警并相互交换用户信息,然后将对方用户信息、当前时刻、地理位置、接触时间的信息上传至服务器进行登记。后续在有需要时可根据社交登记记录向指定用户发出预警提示。当发现病毒携带者时,也可以及时搜寻在高危时间段内与其接触的相关人群,向这些有被传染风险的人们通报预警,便于有效预防或抑制疫情的蔓延。


3是本发明实施例中用嵌UWB模块的手机预警社交距离的示意图;


关于纽瑞芯科技

纽瑞芯科技是5G技术的领先者,公司团队由在集成电路和通信系统领域具有丰富产品研发经验的行业专家和富有激情的年轻新锐组成,包括一位IEEE会士首席科学家,3位国家级技术专家,9名海内外知名院校博士等高层次科技人才。

我们利用专有的UWB(超宽带)技术来生产全空间精确测距和定位SoC,从而丰富了下一代通信基础设施。我们还提供全套高性能IC产品,包括天线调谐器,5G / B5G收发器,数据转换器和IoT SoC。我们主要为以下行业的客户提供量身定制的SoC解决方案,包括智能移动设备和基站、智能汽车、移动支付、物联网设备和智能家居和AR / VR设备。

要了解有关纽瑞芯科技的更多信息,请访问http://www.newradiotech.com/

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