美國加州大學圣地亞哥分校的團隊對超寬帶（UWB）無線通信技術進行了升級，使其能完成實時、精確的3D動作捕捉。
新型超寬帶系統使用的電子標簽與一美分硬幣的大小相近，并且可以同時向四個錨節點發送一個信號。
techxplore網站當地時間9月21日報道，由美國加州大學圣地亞哥分校（UCSD）Dinesh Bharadia教授領導的無線通信傳感與網絡團隊對超寬帶（UWB）無線通信技術進行了升級，使其能完成實時、精確的3D動作捕捉。
超寬帶技術已經問世多年，但直到蕞近才開始成為關注的焦點，因為它在確定其他設備的位置和移動情況方面，比WiFi和藍牙更精確。研究人員表示，升級后的超寬帶技術不僅可用于搭建室內導航系統和智能倉庫，由于具備對3D動作的捕捉能力，它還能為虛擬現實和體育分析等領域提供服務。然而，要達成這一系列目標，必須突破現有技術的若干局限：運行速度、運行功耗以及3D本地化的精度。
Bharadia教授團隊開發的超寬帶原型系統已經基本符合了新標準。它傳輸數據的延遲只有一毫秒；一枚小型硬幣電池就能驅動系統連續運轉兩年以上；對于靜止物體，系統可精確到3厘米以內，對于移動物體，精度可達到8厘米以內。
研究人員表示，新系統從根本上改變了超寬帶系統定位對象的過程。超寬帶系統通常包含兩個主要組件：附著于物體的小型跟蹤設備電子標簽；錨節點設備（安裝于場景中的不同位點，以檢測標簽發射的無線電信號）。現有系統的工作方式為：標簽向所有錨節點發送信號，錨節點收到信號后將其返回。系統根據信號返回標簽的時間，計算標簽與每個錨節點的距離，蕞后對標簽位置進行三角化。
Bharadia說，舊系統的問題在于涉及大量信號交換過程。為了簡化過程，研究人員更新了標簽的軟件，使其只需向所有的錨節點發送一個信號。簡化信號流程后，標簽的功率也顯著降低了。此外，研究人員還構建了新的錨節點，使其只需依靠一個信號工作。團隊開發的特殊天線陣列和新算法使錨節點能夠準確估計標簽信號到達的3D角度與方向，進而精確定位標簽。
在測試中，當一名研究人員手持標簽在開放的辦公空間內移動時，新系統在一毫秒的延遲內精確跟蹤了標簽的3D位置。研究人員指出，盡管系統處于“嘈雜”環境中（注：電腦屏幕、玻璃窗和金屬物件都會干擾超寬帶信號），其表現仍然相當出色。
編譯：雷鑫宇 審稿：西莫 責編：陳之涵
期刊《交互、移動、可穿戴和泛在技術ACM論文集》
期刊編號：2474-9567
原文鏈接：techxplore/news/2021-09-wireless-tech-enable-real-time-3d.html
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