تقنية النطاق العريض للغاية في المنزل الذكي: أتمتة منزلية دقيقة وآمنة وسياقية

وصول ال النطاق العريض للغاية (UWB) للمنزل الذكي إنها تغير تماماً طريقة تواصل الناس وفهمهم لبعضهم البعض. الأجهزة مع بعضها البعضلا نتحدث فقط عن ربط كل شيء، بل عن معرفة النظام. أين أنت بالضبط وماذا تفعل؟ للتفاعل تلقائيًا وبأمان، دون الحاجة تقريبًا إلى لمس أي شيء.

بفضل هذه التقنية، يمكن أن يصبح الهاتف المحمول أو الساعة أو علامة UWB نوعًا من رادار دقيق بدقة تصل إلى بضعة سنتيمتراتوهذا يفتح الباب أمام أقفال تُفتح تلقائيًا عند اقترابك، وأضواء تتكيف مع وجودك، وأنظمة تحكم في المناخ تُضبط من غرفة إلى أخرى، وأنظمة أمان يصعب خداعها أكثر من تقنية البلوتوث أو الواي فاي التقليدية.

ما هو بالضبط UWB وماذا يقدم مقارنة بتقنية Bluetooth أو Wi-Fi؟

عندما نتحدث عن النطاق العريض للغاية (UWB)، فإننا نشير إلى تقنية الراديو قصيرة المدى التي تستخدم نطاق ترددي هائلبتردد لا يقل عن 500 ميجاهرتز، وعادةً ما يكون في نطاق 3,1 إلى 10,6 جيجاهرتز. على عكس البلوتوث أو الواي فاي، اللذين يعملان في قنوات ضيقة نسبيًا، ينشر النطاق العريض جدًا إشارته عبر طيف واسع جدًا باستخدام نبضات طاقة فائقة القصر لا تتجاوز بضع نانوثوانٍ.

تتيح طريقة الإرسال هذه أن تكون طاقة كل ميغاهرتز منخفضة بشكل مثير للسخرية (حوالي -41,3 ديسيبل/ميغاهرتزبحيث تكون الإشارة لا يتعارض ذلك مع التقنيات المجاورة الأخرى. وفي الوقت نفسه، يتميز بمقاومة عالية للتداخل. فبينما يكتظ الهواء عند تردد 2,4 جيجاهرتز بشبكات الواي فاي والبلوتوث والميكروويف وغيرها، يعمل النطاق العريض فائق السرعة (UWB) بترددات أعلى وبنوع إشارة مختلف، مما يمنحه ميزة واضحة في بيئات معقدة.

يتمثل فرق رئيسي آخر في أن تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) لا تعتمد على "مدى قوة الإشارة" لتقدير المسافات، بل على زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا الدقيق للنبضات الراديويةمن خلال قياس المدة التي تستغرقها الإشارة للانتقال من جهاز إلى آخر والعودة بدقة بالبيكو ثانية، يمكن حساب المسافة. تتراوح الأخطاء النموذجية من 10 إلى 30 سنتيمترًابل وأفضل من ذلك في ظل الظروف المثلى.

بالإضافة إلى المسافة، فإن تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) قادرة أيضاً على حساب اتجاه أو زاوية وصول الإشارة عند استخدام هوائيات متعددة، يعمل الجهاز بشكل مشابه للرادار الصغير. وهذا يسمح لك بمعرفة ليس فقط المسافة بينك وبين جهاز منزلي، بل أيضاً الاتجاه الدقيق، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل المفاتيح الرقمية، وأجهزة تحديد مواقع الأشياء، وأنظمة التشغيل الآلي للمنزل القائمة على التواجد.

من حيث السرعة، يمكن أن تصل تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) إلى مئات الميغابايت في الثانية على مسافات قصيرة جدًابسرعات نموذجية تبلغ 110 ميجابت في الثانية على مسافة 10 أمتار، و480 ميجابت في الثانية على مسافة متر واحد، وحتى سرعات قصوى تتجاوز 1 جيجابت في الثانية في المناطق القريبة جدًا. تميل الأجهزة المحمولة والأجهزة القابلة للارتداء إلى استخدام معدلات بيانات أقل لتوفير الطاقة، ولكنه لا يزال يتفوق عادةً على تقنية البلوتوث وهو أكثر من كافٍ للرسائل المطلوبة للمنزل الذكي.

كيفية تحديد المواقع باستخدام تقنية النطاق العريض للغاية (UWB): تطبيق تقنيات زمن الرحلة (ToF)، وفرق زمن الوصول (TDoA)، ونسبة زمن الوصول (TWR)، وزاوية الوصول (AoA) على أنظمة التشغيل الآلي للمنازل

يكمن جوهر جامعة غرب بيتسبرغ في قدرتها على تقديم تحديد المواقع الداخلية بدقة أقل من مترهذا ما يواجه نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) صعوبةً فيه بمجرد دخولنا مبنى. وللتغلب على هذه المشكلة، يحدد معيار IEEE 802.15.4z عدة تقنيات تُستخدم بالفعل في مشاريع أتمتة المنازل المتقدمة وأنظمة الأمن السكني.

أساس كل شيء هو زمن الرحلة (ToF)أي قياس المدة التي تستغرقها نبضة الراديو للانتقال من النقطة أ إلى النقطة ب. وباستخدام هذه البيانات، ومعرفة أن الإشارة تنتقل بسرعة الضوء، يتم حساب المسافة بدقة متناهية. وتعتمد عدة طرق على هذا المبدأ.

• ToA (وقت الوصول)يقيس كل مرساة ثابتة وقت وصول إشارة النطاق العريض للغاية (UWB) الصادرة من جهاز التتبع أو الجهاز المحمول. ومن خلال دمج عدة قياسات، يمكن تحديد الموقع.
• TDoA (فارق التوقيت للوصول)بدلاً من العمل بأوقات مطلقة، نستخدم الفروق الزمنية بين المذيعينلذا، لا يلزم سوى مزامنة أجهزة الاستقبال بشكل صحيح. إنها الطريقة المفضلة في تتبع الأصول منخفضة الطاقةلأن الملصق يقوم فقط بالإرسال، دون الحاجة إلى الاستماع إلى الرسائل المعقدة أو معالجتها.
• TWR (القياس ثنائي الاتجاه)هذا حوار بين الوسم والمرساة، يتضمن عدة رسائل متبادلة لتحسين أوقات الساعة وحساب المسافة. إنه دقيق للغاية، لكن يتطلب الأمر المزيد من الرسائل والمزيد من الطاقة.لذلك، يتم استخدامه في الحالات التي يكون فيها معدل القياس منخفضًا أو عندما تكون بطارية الملصق جيدة.
• AoA (زاوية الوصول): تُستخدم مجموعات الهوائيات يُستخدم جهاز الاستقبال لتحديد زاوية وصول الإشارة. يمكن لتقنية النطاق العريض للغاية (UWB) القيام بذلك، لكنها عادةً ما تكون أغلى وأقل دقة من تقنية TDoA التقليدية، لذا فهي أقل استخدامًا في تحديد المواقع على نطاق واسع.

في المنشآت الواقعية، وخاصة في المصانع أو المستشفيات أو المباني الكبيرة، تتمثل الممارسة المعتادة في نشر نقاط تثبيت UWB على الأسقف والجدرانمتصل بخادم يعمل كمحرك لتحديد المواقع. تقوم العلامات (الأشخاص، السيارات، الروبوتات، الحيوانات الأليفة، الأجهزة المنزلية) بإصدار البيانات بشكل دوري، ويقوم الخادم بحساب الموقع ومشاركة هذه المعلومات مع نظام إدارة المبنى أو منصة أتمتة المنزل.

ل منزل ذكي متوسط ​​الحجميكفي توزيع عدد قليل من نقاط التثبيت في الغرف الرئيسية (المدخل، غرفة المعيشة، الردهة الرئيسية). وباستخدام أربع نقاط تثبيت موزعة بشكل جيد، يتم إنشاء نظام تحديد مواقع ثلاثي قوي للغاية، قادر على اكتشاف ما إذا كنت تقترب من الباب أو تسترخي على الأريكة، مما يوسع بشكل كبير إمكانيات الأتمتة السياقية.

المزايا الرئيسية لتقنية النطاق العريض للغاية (UWB) في المنزل الذكي

تتمثل أكبر ميزة لأجهزة الراديو المنزلية التي تعمل بتقنية النطاق العريض جدًا (UWB) مقارنةً بأجهزة الراديو المنزلية الأخرى في الدقة المكانية والأداء الموثوق في البيئات المعقدةفي منزل مليء بالجدران والأثاث والأجهزة والشبكات اللاسلكية، يُحدث هذا فرقًا كبيرًا.

أولا ، دقة تتراوح بين 10 و30 سم تتيح هذه التقنية إمكانية التشغيل الآلي التي يصعب أو يستحيل تحقيقها باستخدام تقنية بلوتوث RSSI. فبينما تعتمد تقنية بلوتوث على تقديرات تتراوح بين مترين وخمسة أمتار وتواجه صعوبة في التعامل مع أي تغيير في وضعية الهاتف، تستمر تقنية النطاق العريض فائق السرعة (UWB) في توفير بيانات متسقة تُمكّنك من تحديد ما إذا كنت تستخدم تقنية بلوتوث RSSI أم لا. خارج الباب، أو بجانبه مباشرة، أو داخل المنزل بالفعل.

ومن المزايا القوية الأخرى ما يلي: القدرة على التغلب على عقبات معينة دون أن تتدهور بنفس القدر الذي تتدهور به إشارات النطاق الضيق. بالطبع، تؤثر الجدران والأرضيات والآلات على ذلك، ولكن مع هذا النطاق الترددي الكبير، يمكن للنظام الاستمرار في اكتشاف النبضة الواردة الأولى وتصفية الصدى والانعكاسات، وهو ما يترجم إلى مواقع أكثر استقرارا في البيئات الحقيقية.

من حيث استهلاك الطاقة، فإن تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) ليست موفرة للطاقة مثل تقنية البلوتوث منخفضة الطاقة (BLE) الأساسية، ولكن في كثير من الحالات يكون الفرق العملي ليس كبيرًا. ملصقات تنام في أغلب الأحيان وتستيقظ فقط لإصدار نبضات قصيرة، ويتم تحقيق استقلالية لمدة عام أو عامين باستخدام بطاريات الزر، حتى في سيناريوهات التتبع الداخلي المستمر.

وأخيرًا، من خلال توزيع طاقتها عبر هذا الطيف الواسع، توفر تقنية النطاق العريض للغاية حماية طبيعية ضد التدخل والهجماتيصعب اكتشافها واعتراضها وتزويرها، مما يجعلها جذابة بشكل خاص لـ أمن الوصول، والمدفوعات، والتحكم في الحضور داخل المنزل.

مقارنة بين تقنية النطاق العريض جدًا (UWB) وتقنية البلوتوث منخفض الطاقة (BLE) من حيث قوة الإشارة المستلمة (RSSI) وزاوية الوصول (AoA) في تحديد المواقع الداخلية

عند التفكير في نظام تحديد المواقع الداخلي لأتمتة المنزل المتقدمة، فإن السؤال عادة ما يكون بين تقنية البلوتوث منخفض الطاقة (بنسختيها RSSI و AoA) وتقنية النطاق العريض للغاية (UWB)لكل تقنية مزاياها وعيوبها، سواء من حيث الجوانب التقنية أو التكلفة.

يتم استخدامها مع تقنية BLE RSSI منارات رخيصة جداً تُصدر هذه الأجهزة مُعرّفها، ويُقدّر المُستقبِل المسافة بناءً على قوة الإشارة. هذه الطريقة بسيطة وغير مكلفة، وتدعمها الهواتف المحمولة والأجهزة على نطاق واسع، ولكن... نادراً ما تنخفض الدقة الفعلية عن 2 إلى 5 أمتار، بعيدًا كل البعد عما هو مطلوب للتحكم الدقيق في الوصول أو التشغيل الآلي لكل غرفة على حدة.

تعمل تقنية بلوتوث AoA (أو AoD) على تحسين هذا الوضع بشكل كبير، مما يضيف هوائيات متعددة وحساب الزاوية للوصول إلى دقة تصل إلى مستوى المتر. ومع ذلك، تصبح البنية التحتية أكثر تعقيدًا: مصفوفات هوائيات، ومعايرات دقيقة، ومثبتات موضوعة على ارتفاع معين، وغالبًا ما تكون هناك حاجة إلى المزيد من نقاط التثبيت لتحقيق تغطية متجانسة في المنازل ذات الممرات والأرضيات غير المستوية والجدران السميكة.

أما تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) فتقع بوضوح ضمن نطاق دقة من 10 إلى 30 سممع خوارزميات توقيت أبسط ونشر أساسي مشابه لنظام BLE AoA المصمم جيدًا. تكمن نقطة ضعفه في تكلفة الملصقات والأجهزةوالتي لا تزال متفوقة، وذلك بسبب انخفاض توافر تقنية النطاق العريض فائق السرعة (UWB) القياسية في الأجهزة منخفضة التكلفة.

فيما يتعلق بالتداخل، يميل التوازن بوضوح نحو النطاق العريض للغاية: فبينما يزداد تشبع نطاق 2,4 جيجاهرتز، يحافظ النطاق العريض للغاية على أداء مستقر للغاية حتى في بيئات لاسلكية كثيفةإذا كان لديك بالفعل العديد من الشبكات وأجهزة الاستشعار وشبكة الواي فاي في المنزل، فإن هذه التفاصيل تصبح مهمة لضمان عدم تعطل نظام تحديد المواقع عندما تكون في أمس الحاجة إليه.

كيف تستخدم شركة ماتر تقنية تحديد المواقع عبر النطاق العريض فائق السرعة (UWB) لمنزل أكثر ذكاءً

في هذا السيناريو، يُعدّ النطاق العريض للغاية (UWB) مناسبًا كـ الجزء الذي يوفر السياق المكانيبينما يضمن برنامج Matter أن المفتاح يمكنه التحكم في المصباح بغض النظر عن الشركة المصنعة، فإن تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) تسمح للنظام بفهم حيث يكون المستخدم وأين يجب أن يحدث كل شيء في المنزل. إنه الفرق بين "أشعل أي ضوء" و"أشعل الضوء الموجود في الردهة التي تمر بها الآن".

عملياً، تعمل الساعة أو الهاتف المحمول أو سلسلة المفاتيح المزودة بتقنية النطاق العريض للغاية (UWB) كـ آداب المظهر الشخصيعند دخولك غرفة، تقوم نقاط تثبيت النطاق العريض فائق السرعة (UWB) في المنزل باكتشاف موقعك بدقة تصل إلى مستوى السنتيمتر، وتشارك هذه المعلومات مع مركز التحكم Matter. وهذا بدوره يؤدي إلى تشغيل مشاهد محددة. أضواء تنظم نفسها بنفسها، وأجهزة تنظيم حرارة تضبط درجة الحرارة في تلك الغرفة، تُفتح الستائر، وتُغير مكبرات الصوت مناطق التشغيل تبعًا لحركاتك، وما إلى ذلك.

علاوة على ذلك، فإن تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) تُبسط بشكل كبير دمج أجهزة ماتر الجديدة في المنزلبدلاً من البحث عن رموز QR أو الشبكات المؤقتة أو الضغط على أزرار مخفية، يمكن للنظام اكتشاف الموقع الدقيق للمصباح أو القابس الجديد وتقديم إعداد شبه تلقائي لك: "لقد اكتشفت جهازًا جديدًا في غرفة المعيشة، هل تريد إضافته إلى مشهد الفيلم؟"

والنتيجة هي منزل لا تكون فيه الأجهزة متوافقة مع بعضها البعض فحسب، بل إنهم يتفاعلون مع وجودك الجسدي بشكل طبيعي يقترب من الخيال العلمي.وكل هذا مع مستوى عالٍ من الأمان، بفضل مزيج من تشفير البيانات من طرف إلى طرف وإلى السياق المكاني الآمن لتقنية النطاق العريض للغاية، مما يقلل من محاولات انتحال الشخصية أو الوصول عن بعد غير المصرح به.

التطبيقات العملية لتقنية النطاق العريض للغاية في أتمتة المنازل والمنازل المتصلة

يؤدي الجمع بين تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) وتقنية Matter وغيرها من معايير إنترنت الأشياء إلى ظهور عدد كبير من حالات استخدام ملموسة للغاية في الحياة اليوميةبعض أهمها بالنسبة للمنزل الذكي هي التالية.

لإدارة الطاقة، فإن معرفة الغرف المشغولة بدقة والغرف غير المشغولة تسمح تطبيق استراتيجيات ادخار شديدة العدوانية دون التضحية بالراحة. يمكن إيقاف تشغيل مكيف الهواء تمامًا في الغرف الفارغة، ويمكن إعطاء الأولوية لاستخدام الطاقة من الألواح الشمسية خلال ساعات الذروة، ويمكن تجنب الأحمال الخفية في المناطق التي لا يتواجد فيها أحد معظم ساعات اليوم.

في مجال تحديد مواقع الأشياء، تتيح علامات النطاق العريض للغاية (UWB) الموجودة على المفاتيح والمحافظ وأجهزة التحكم عن بعد أو حتى أطواق الحيوانات الأليفة إمكانية... لم يعد البحث عن "ما هو مفقود دائمًا" أمرًا مثيرًا للدراماباستخدام هاتف محمول متوافق، يمكنك تلقي توجيهات تشبه الرادار، مع أسهم ومسافات دقيقة، تقودك إلى الشيء المعني حتى لو كان مخفيًا خلف وسادة أو داخل درج مفتوح.

كما تستفيد أنظمة الأمن بشكل كبير من هذه الدقة المكانية. يمكن للأقفال وأنظمة الإنذار التي تجمع بين تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) والبيانات البيومترية والكاميرات والتشفير القوي أن... ميّز بوضوح ما إذا كان هاتفك المحمول خارج الباب أو داخل المنزل بالفعلتقليل مخاطر الفتحات غير المقصودة أو هجمات الترحيل التي تشكل مصدر قلق كبير في قطاعي السيارات والتحكم في الوصول.

أقفال ذكية بتقنية النطاق العريض فائق السرعة: مستوى جديد من الراحة والأمان

أمثلة تجارية مثل Ultraloq Bolt Mission UWB + NFC يستخدمون هذه التقنية لمعرفة ليس فقط ما إذا كنتَ قريبًا، بل ومن أي جانب من الباب تقترب. وبهذه الطريقة، يستطيع النظام لا تقم بالحظر أو الفتح إلا عندما يسمح بذلك منطق الأمانوتجنب مواقف مثل فتح الباب إذا كان الهاتف المحمول في غرفة مجاورة داخل المنزل.

تجمع بعض الطرازات الأخرى، مثل بعض إصدارات Lockly، بين تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) و كاميرات عالية الدقة، وشاشات عرض داخلية، وتقنيات قياس حيوية متطورةيسمح هذا النظام بالتحكم الدقيق للغاية في الوصول: يمكنك استخدام الوجه أو بصمة الإصبع أو رمز PIN أو المفتاح المادي أو بيانات الاعتماد الرقمية، ويتكامل القفل مع المساعدين الصوتيين ومنصات التشغيل الآلي للمنزل التي تدعم Matter أو Aliro.

لكن هذه المزايا تحمل معها مسؤوليات أيضاً. يجب أن يأخذ أي مشروع أمني سكني جاد في الاعتبار جوانب مثل: خصوصية البيانات البيومترية، والتشفير الشامل، وإدارة البرامج الثابتة، والتوافق مع الأنظمة الأخرى (المراقبة بالفيديو، وأجهزة الإنذار، والتحكم في دخول المجتمع). لا ينبغي اعتبار القفل الذكي العنصر الوحيد للحماية، بل طبقة إضافية ضمن تصميم شامل.

يتناول بعض المتخصصين في تكامل الأنظمة هذه الأقفال بتقنية النطاق العريض للغاية (UWB) على النحو التالي: مكمل لأبواب الأمان وأجهزة الاستشعار المحيطية وأنظمة الإنذاريقومون بتقييم المخاطر المحددة التي تهدد كل منزل (الموقع، سهولة الوصول، نوع المبنى) ويختارون نماذج تلبي معايير أمنية مادية وإلكترونية صارمة. كما يأخذون في الاعتبار الصيانة والتحديثات الدورية وخطط النسخ الاحتياطي اليدوية في حالة حدوث عطل.

هل يمكن إرسال البيانات عبر تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) أم أنها مفيدة فقط لقياس المسافات؟

أحد الأسئلة المتكررة عند مناقشة تقنية النطاق العريض للغاية في الأقفال وأتمتة المنازل هو ما إذا كان يعمل النطاق العريض للغاية نفسه كقناة بيانات أو ما إذا كان ينبغي لنا الاستمرار في استخدام تقنية البلوتوث منخفض الطاقة (BLE) أو الواي فاي لإرسال أوامر مثل "افتح الباب".

والجواب هو أن تقنية النطاق العريض للغاية (UWB)، كما هو موحد في معيار IEEE 802.15.4z، نعم، يسمح بنقل البياناتبل ويمكنها في الواقع تحقيق سرعات أعلى من تقنية البلوتوث في العديد من سيناريوهات النطاق القصير. ومع ذلك، عملياً، يختار العديد من المصنّعين نهجاً هجيناً: تُستخدم تقنية البلوتوث منخفض الطاقة (BLE) لقناة التحكم الكلاسيكية (الاقتران، والأوامر، والتكوين) و UWB مخصصة بشكل أساسي لتحديد المدى عالي الدقة.

يتميز هذا التصميم بمزايا عملية. فهو، على سبيل المثال، يستفيد من قاعدة تثبيت ضخمة لتقنية البلوتوث منخفض الطاقة (BLE) في الهواتف المحمولة وملحقاتهامما يبسط التوافق. من ناحية أخرى، فإنه يحافظ على تقنية النطاق العريض للغاية "نظيفة" نسبياً لقياسات المسافة، مما يمنع حركة البيانات الكثيفة من التأثير سلباً على جودة تحديد الموقع.

ومع ذلك، لا شيء يمنع القفل أو الجهاز المنزلي من تنفيذ بروتوكول تحكم بنسبة 100% عبر تقنية النطاق العريض للغاية (UWB)حيث يحمل نفس الرابط الذي يقيس المسافة أمر الفتح أو الإغلاق. في الواقع، يُطبّق هذا بالفعل في بعض التطبيقات الصناعية، مستفيدًا من الأمان العالي وزمن الاستجابة المنخفض للنطاق العريض للغاية في الاتصالات الحيوية.

باختصار من الناحية الفنية، يمكن القول أن لا يقتصر استخدام تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) على كونها مجرد "مستشعر مسافة" بسيط.إنها حزمة اتصالات كاملة يمكنها، إذا رغب المصنع، أن تحل محل تقنية BLE كليًا أو جزئيًا في قناة البيانات، شريطة أن يدعمها نظام التشغيل والأجهزة الخاصة بالهاتف المحمول.

هل تستطيع تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) تحديد ما إذا كنت داخل منزلك أم خارجه؟

سؤال آخر شائع جدًا هو إلى أي مدى يمكن لتقنية النطاق العريض جدًا للتمييز بشكل قاطع ما إذا كان المستخدم داخل المسكن أو خارجه، وهو أمر بالغ الأهمية لمنطق الأقفال التي تعمل بدون استخدام اليدين وأنظمة الإنذار المحددة.

في منصات مثل أندرويد، توفر واجهات برمجة تطبيقات UWB عادةً المسافة والزاوية في نطاق تقريبي من -90 درجة إلى 90 درجةفيما يتعلق بالجهاز المرجعي. مع وجود نقطة ارتكاز واحدة فقط وهذه البيانات، يصعب تحديد ما إذا كنت في الداخل أو الخارج بنسبة 100%، خاصة إذا كان الباب قريبًا من جدار أو إذا كانت هناك نقاط دخول متعددة.

ولتحسين هذا الوضع، يلجأ مصنعو الأقفال وحلول التشغيل الآلي المنزلي المتقدمة إلى العديد من الحيل: نقاط تثبيت متعددة بتقنية النطاق العريض للغاية (UWB) حول نقطة الوصولالنماذج الهندسية لتصميم المنزل وحتى الجمع بين تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) وأجهزة استشعار إضافية (مقاييس التسارع المحمولة، وشبكة Wi-Fi القريبة، وحالة الباب، وما إلى ذلك).

من خلال هذا النهج متعدد الوسائط، من الممكن تحقيق ثقة عالية جداً في الكشف عن "الداخل مقابل الخارج".على الرغم من ذلك، وعلى المستوى النظري البحت، ستظل هناك دائمًا بعض الحالات الحدية (ردود فعل غير عادية، أوضاع متطرفة) حيث يصعب التأكد بشكل قاطع. لهذا السبب، تضيف العديد من التطبيقات عتبات أمنية ومتطلبات إضافية، مثل تحرك الهاتف نحو الباب، أو عدم إرسال الإشارة من الداخل لفترة طويلة جدًا، أو التأكيد بعامل آخر، مثل البيانات البيومترية.

في الممارسة المنزلية، ومع تركيب مصمم جيدًا، توفر تقنية النطاق العريض جدًا (UWB) ميزة هائلة مقارنة بالأنظمة التي تعتمد فقط على قوة الإشارةوالتي يسهل التلاعب بها باستخدام أجهزة الترحيل أو مكررات البلوتوث. إن السياق المكاني الذي توفره، بالإضافة إلى ممارسات التصميم الجيدة، يقلل هذا الخطر بشكل كبير.

استخدامات تتجاوز المنزل: السيارات، المصانع، الصحة والترفيه

على الرغم من أننا نركز هنا على المنزل الذكي، إلا أنه من المفيد أن يكون لدينا نظرة شاملة لكيفية تتوسع شركة UWB إلى قطاعات أخرىلأن العديد من هذه التطبيقات ستنتشر في نهاية المطاف في المنزل المتصل بالإنترنت.

في صناعة السيارات، يتبنى العديد من المصنعين تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) لـ مفاتيح رقمية فائقة الأمانتقيس السيارة زمن انتقال الإشارة بين المفتاح (أو الهاتف المحمول) والمركبة، مما يسمح لها باكتشاف محاولات تزييف الإشارة باستخدام مُكرِّر إشارة من مبنى مجاور. إذا أشارت القياسات إلى أن المفتاح ليس بجوار السيارة فعليًا، فلن يفتح النظام السيارة.

في مجال الخدمات اللوجستية والمصانع، تسمح أنظمة تحديد المواقع في الوقت الحقيقي (RTLS) القائمة على تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) مراقبة فورية لموقع البضائع والأدوات والمركبات الداخلية بدقةٍ لا يمكن تحقيقها باستخدام تقنية الواي فاي التقليدية أو تقنية البلوتوث منخفض الطاقة. وتُشكّل هذه الخبرة الصناعية في البيئات القاسية أساسًا لحلول منزلية أكثر متانة.

في المجال الصحي، تم استخدام تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) لسنوات عديدة. أنظمة التصوير الطبي، ومراقبة القلب والجهاز التنفسيوكذلك في فرق الإنقاذ لتحديد مواقع الأشخاص تحت الأنقاض بعد الزلازل أو الكوارث الطبيعية. ومؤخراً، بدأت تظهر أجهزة استشعار وجود الإنسان القائمة على تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) والتي يمكنها دمج وظائف مثل اكتشاف السقوط، أو عد الأشخاص، أو المراقبة بدون تلامس في المنازل والمساكن.

في مجال الترفيه والواقع المعزز، تستكشف شركات التكنولوجيا تجارب حيث يؤدي توجيه الهاتف المحمول إلى كائن أو مكان معين إلى تشغيل معلومات سياقية أو رسوم متحركة أو تفاعلات متقدمة. تتيح لك تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) معرفة المكان الذي تنظر إليه بدقة وما هو أمامك يجعل الواقع المعزز الموضعي يكتسب عمقًا كبيرًا مقارنة بالحلول القائمة فقط على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والبوصلة.

تبني تقنية النطاق العريض للغاية في الأجهزة المحمولة والأجهزة القابلة للارتداء والأنظمة المنزلية

يتماشى توسع جامعة واشنطن بيتسبرغ في مجال المنازل الذكية مع إمكانية دمجها في الهواتف الذكية والساعات ومكبرات الصوتوالتي تعمل كأجهزة تحكم عن بعد عالمية وعلامات تواجد. منذ عام 2019، تستخدم شركة آبل رقائق U1 على مختلف أجهزة آيفون وساعات أبل وأجهزة مثل هوم بود ميني، باستخدامها لوظائف مثل تحسينات على ميزة AirDrop، وAirtags، والمفاتيح الرقمية.

من جانبها، دأبت سامسونج على تضمين تقنية النطاق العريض فائق السرعة (UWB) في هواتفها المتطورة من سلسلة Galaxy Note وGalaxy S وFold لسنوات، مستفيدةً منها في وظائفها. ميزة المشاركة القريبة الموجهة ودقة عالية في Galaxy SmartTag+أضافت جوجل واجهات برمجة تطبيقات UWB الرسمية إلى نظام أندرويد، مما يمهد الطريق أمام المزيد من الشركات المصنعة لدمج هذه التقنية في هواتفها وأجهزتها المنزلية.

قدمت علامات تجارية مثل شاومي نماذج أولية ومنتجات حيث يسمح الهاتف المحمول المزود بتقنية النطاق العريض للغاية (UWB) يمكنك التحكم في أي جهاز متوافق بمجرد توجيهه نحوه.أجهزة التلفزيون، ومكبرات الصوت، والمصابيح الكهربائية، والمكانس الكهربائية الروبوتية... الفكرة هي أن النظام البيئي المنزلي يتعرف على الزاوية والمسافة من الهاتف إلى الجهاز ويقدم واجهة فورية للتحكم فيه.

بالإضافة إلى الهواتف المحمولة، بدأت بعض أجهزة الكمبيوتر المحمولة المتطورة في دمج تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) لـ اكتشاف وجود المستخدم أمام الجهازتستطيع هذه المستشعرات قفل الجلسة أو فتحها تلقائيًا، أو توفير الطاقة عن طريق إطفاء الشاشة عند عدم وجود أحد. كما يمكن دمجها في الشاشات، أو مكبرات الصوت، أو أجهزة غرفة المعيشة، والتي يمكن أن تصبح في نهاية المطاف مراكز تحكم للمنزل الذكي.

مع انخفاض تكلفة الأجهزة وظهور اتحادات مثل تحالف فيرا ويو دبليو بي مع توحيد المعايير، من المتوقع أن يتجاوز عدد أجهزة UWB مليار جهاز في غضون بضع سنوات، مما سيسهل على أنظمة التشغيل الآلي للمنازل القائمة على تحديد المواقع بدقة الانتقال من سوق متخصصة إلى ظاهرة يومية.

إذا جمعنا كل هذه الأجزاء معاً، فإنها ترسم صورةً يكون فيها تُصبح تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) العمود الفقري المكاني للمنزل الذكينظام قادر على تحديد موقعك بدقة، ومفاتيحك، وحيواناتك الأليفة، وأجهزتك، وتنسيق الإضاءة، والأقفال، والتحكم في المناخ، والترفيه باستخدام معايير مثل Matter. ورغم أن التكلفة والانتشار لا يزالان بحاجة إلى مزيد من التطوير، إلا أن الجمع بين الدقة، والأمان، وانخفاض التداخل، وقدرات الاتصال، يجعل تقنية النطاق العريض فائق السرعة (UWB) خيارًا واعدًا للجيل القادم من أنظمة التشغيل الآلي للمنازل والتحكم في الوصول.