Сообщение

Исследование возможностей настройки для улучшения ключевых параметров сверхширокополосных систем локального позиционирования в реальном времени

 
 orcid Белов Антон Андреевич,  orcid Хуторная Екатерина Викторовна

Санкт-Петербургский государственный морской технический университет,
Санкт-Петербург, 190121, Российская Федерация

DOI 10.31854/2307-1303-2025-13-3-48-69

EDN YGYFAW

 Полный текст

XML JATS

Аннотация

Постановка задачи. Сверхширокополосные технологии, основанные на передаче импульсных сигналов с шириной спектра 500 МГц и выше, в отличие от других технологий беспроводной связи (Wi-Fi, BLE, nanoNET), обеспечивают при локальном позиционировании высокую точность локализации (10–30 см) и битовую скорость (до 27,24 Мбит/с с перспективой роста). Однако при этом дальность передачи быстро снижается с ростом битовой скорости, а увеличение мощности передатчика ограничено нормами по спектральной плотности эквивалентной изотропно-излучаемой мощности. Тем не менее в силу своих достоинств сверхширокополосные технологии очень востребованы при решении таких задач, как предотвращение столкновений движущихся средств, управление роботами, обеспечение доступа к опасному оборудованию и в целом при построении мультизадачных систем позиционирования в реальном времени. Поэтому в настоящее время наблюдается активное внедрение сверхширокополосных систем позиционирования в реальном времени или гибридных систем, обязательно содержащих сверхширокополосные решения, несмотря на их сравнительно высокую стоимость. При этом производители чипов и проектировщики систем постоянно улучшают их ключевые параметры: точность локализации, скорость и дальность передачи. Сверхширокополосные модули также интегрируются в смартфоны и позволяют осуществлять высокоточную навигацию, поиск вещей, снабженных радиометкой. В этих условиях проектировщикам крайне важно понимать возможности и ограничения сверхширокополосного метода позиционирования, правильно оценивать действие влияющих факторов, а также тенденции развития нормативной и компонентной базы. Данная работа призвана сформировать методические аспекты указанного понимания, в чем и состоит ее актуальность. Целью работы является исследование возможностей улучшения ключевых параметров сверхширокополосных систем позиционирования в реальном времени методами настройки в интересах проектирования и обслуживания. Используемые методы: анализ тенденций развития нормативной и компонентной базы, исследование влияния параметров передачи и спектральных характеристик сигналов на ключевые параметры сверхширокополосных систем позиционирования в реальном времени, изучение возможностей разных режимов и настроек. Новизна: систематизированы регулировочные параметры, влияющие на дальность передачи сверхширокополосных сигналов без ущерба для битовой скорости. Результат: выявленные взаимосвязи между настройкой модулей и ключевыми параметрами сверхширокополосных систем позиционирования в реальном времени позволят улучшать эксплуатационные характеристики внедряемых систем. Практическая значимость: представленное исследование может быть использовано для сопровождения занятий по изучению сценариев построения и функционирования сверхширокополосных систем позиционирования в реальном времени, выбора наилучших режимов передачи, спектральных структур сигналов, настроек и компонентной базы под разные задачи при проектировании и обслуживании систем.

Ключевые слова

ультракороткие импульсы, сверхширокополосная связь, система локального позиционирования в реальном времени

Библиографическая ссылка на статью

Белов А. А., Хуторная Е. В. Исследование возможностей настройки для улучшения ключевых параметров сверхширокополосных систем локального позиционирования в реальном времени // Информационные технологии и телекоммуникации. 2025. Т. 13. № 3. С. 48‒69. DOI: 10.31854/2307-1303-2025-13-3-48-69. EDN: YGYFAW

Reference for citation

Belov A., Khutornaya E. A Study of Control Methods for Improving Key Parameters of Ultra-Wideband Real-Time Local Positioning Systems // Telecom IT. 2025. Vol. 13. Iss. 3. PP. 48‒69 (in Russian). DOI: 10.31854/2307-1303-2025-13-3-48-69. EDN: YGYFAW
Литература

1. Лурье С. Сверхширокополосная связь UWB: что это такое и для чего это нужно? // ixbt.com. 2004. URL: https://www.ixbt.com/comm/UWB/UWB.shtml (дата обращения 20.12.2025)

2. Coppens D., Shahid A., Lemey S., Herbruggen B. V., Marshall C., et al. An Overview of UWB Standards and Organizations (IEEE 802.15.4, FiRa, Apple): Interoperability Aspects and Future Research Directions // IEEE Access. 2022. Vol. 10. PP. 70219-70241. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3187410

3. Кузьмин Л. В. Характеристики беспроводных систем связи на сверхширокополосных хаотических радиоимпульсах в условиях реальных каналов // III Всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь»: сборник докладов (26-30 октября 2009 г., Москва). М.: ИРЭ РАН, 2009. С. 499-503.

4. Быстров Р. П., Черепенин В. А. Теоретическое обоснование воз-можностей применения метода генерации мощных наносекундных импульсов электромагнитного излучения при создании радиолокационных систем электронной борьбы (РЭБ) для поражения объектов // Журнал радиоэлектро-ники. 2010. № 4. С. 3. EDN: MSPQKD

5. Серебренников Л. Я., Чигринец В. А. Комбинированные методы приема составных шумоподобных сигналов в защищенных системах связи // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2004. № 3. С. 49-56. EDN: THUHID

6. Манохин А. Е. Многоканальные радиосистемы передачи информации с комбинированным разделением каналов: электронное текстовое издание. Екатеринбург: Уральский федеральный университет, 2013. 21 с. URL: https://study.urfu.ru/Aid/Publication/11597/1/Manohin_1.pdf (дата обращения 20.12.2025)

7. Ефремова Е. В., Дмитриев А. С., Кузьмин Л. В. Измерение расстояния между излучателем и приемником в беспроводном канале связи при помощи сверхширокополосных хаотических радиоимпульсов // Письма в Журнал тех-нической физики. 2019. Т. 45. № 17. С. 3-7. DOI: 10.21883/PJTF.2019.17.48214.17865. EDN: KJYDOW

8. Калинин В. О., Носов В. И. Оценка параметров короткоимпульсной сверхширокополосной системы связи // Вестник СибГУТИ. 2011. № 3. С. 73‒85. EDN: OJXLHF

9. Khalesi H., Ghods V. An Optimized IR‑UWB Communication System with Interference Reduction on a Narrowband System Using Genetic Algorithm // Wireless Personal Communication. 2021. Vol. 118. PP. 447-460. DOI: 10.1007/s11277-020-08023-5. EDN: BZLGMC

10. Grakhova E. P., Rommel S., Jurado-Navas A., Sultanov A. Kh., Vegas Olmos J. J., et al. First Experimental Impulse-Radio Ultra-Wideband Transmission under the Russian Spectral Emission Mask // Electronics Letters. 2016. Vol. 52. Iss. 10. PP. 877-879. DOI: 10.1049/el.2016.0635

11. Dhar S. K., Chakraborty Sh., Biswas P. 3.51pJ/pulse/1.2V CMOS IR-UWB Transmitter // IJCSI International Journal of Computer Science Issues. 2012. Vol. 9. Iss. 6. No 1. PP. 237-243. DOI:10.1049/el.2016.0635

12. Kaiser C. What went wrong with wireless USB // Old Vintage Computing Research. 03.05.2025. URL: https://oldvcr.blogspot.com/2025/05/what-went-wrong-with-wireless-usb.html (дата обращения 20.12.2025)

13. Корчагин Ю. Э., Титов К. Д., Петров Ю. Г., Кондратович П. А. Исследование помехоустойчивости сверхширокополосных средств связи стандарта IEEE 802.15.4 при воздействии широкополосных помех // Журнал радиоэлектроники. 2024. № 11. С. 6. DOI: 10.30898/1684-1719.2024.11.14. EDN: ZXYLHB

 

cc-by Статья распространяется по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 License.

cc0  Метаданные статьи распространяются по лицензии CC0 1.0 Universal

 
 
войти

Авторизация