舊無線技術的新升級：可實現精準實時 3D 動作捕捉
研究人員稱，超寬帶技術還有更大的潛力，有望開發室內導航；或提供庫存和人員精準 實時位置的智能倉庫；以及通過無線方式實時進行 3D 運動捕捉，用于 VR 和體育分析等應用。但要達到這些目的，必須克服當前 UWB 技術的幾個限制，即 UWB 系統的工作速度需要比之前更快，且要以極低的功率運行，還要提供高精度的三維定位。
研究小組最近開發了一個符合要求的系統原型，它的數據通信延遲只有一毫秒；耗電量非常小，用一節小型紐扣電池就能連續運行兩年多；它還能將三維定位精確到靜止物體的三厘米以內，移動物體的八厘米以內。
UWB 系統通常由兩個主要部分組成：一個被稱為標簽的小型跟蹤設備，它可以附著在一個物體上，以及一組被稱為錨的設備，它們安裝在環境中的不同位置，以檢測來自標簽的無線電信號。UWB 目前的工作方式是，標簽向所有的錨點發出信號，而錨點反過來將這些信號發回給標簽。系統測量這些信號返回到標簽的時間。然后，它使用這些信息來計算標簽和每個錨點之間的距離，從而對標簽的位置進行三角定位。
為了簡化這一過程，研究人員更新了標簽的軟件，使其只需要向所有的錨點發送一個信號。這也大大減少了標簽的用電量。同時還建造了新的錨，可以只用這一個信號工作，并能很好地讀取標簽的三維位置。研究團隊開發了特殊的天線陣列和新的算法，使錨能夠準確估計標簽信號到達的三維角度和方向。錨定器能夠從多個有利位置測量這個三維角度，因此它們能夠準確地定位標簽。
在測試中，新的 UWB 系統在一毫秒的延遲內準確跟蹤了標簽的三維位置，而其中一名研究人員正拿著標簽在一個開放的辦公空間內移動。研究人員指出，盡管該系統處于 " 嘈雜 " 的環境中，電腦屏幕、玻璃窗和金屬板都會干擾 UWB 信號并產生噪音，但它仍然表現良好。
研究團隊下一步正致力于建立一個端到端的動作捕捉系統，應用范圍包括 VR 游戲、體育分析和用于醫療保健的自主機器人。
題為 "ULoc: Low-Power, Scalable and cm-Accurate UWB-Tag Localization and Tracking for Indoor Applications" 的相關研究論文發表在《ACM 期刊》上。
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論文原文：
https://dl.acm.org/doi/10.1145/3478124