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加州大學探索 UWB 技術無線定位追蹤系統,可大大提升 AR/VR 體驗

2024年01月03日 首頁 » 熱門科技

美國加利福尼亞大學聖迭戈分校和日本大阪大學的工程師們開發的一項新技術有可能使 XR 體驗更流暢、更無縫。該技術由一個 asset 定位系統組成,並使用無線信號以厘米級的精度實時追蹤物理對象,然後生成這些對象的虛擬表示。該技術的應用範圍從增強虛擬遊戲體驗到提高工作場所的安全性等等。

現有的定位方法存在很大的局限性。例如,大多數 XR 應用使用攝像頭來定位對象,但基於攝像頭的方法在具有視覺障礙、快速變化的環境或光線條件差的高動態場景中並不可靠。

同時,WiFi 和低功耗藍牙(BLE)等無線技術通常無法提供所需的精度,而超寬帶(UWB)技術涉及複雜的設置和配置。

加州大學探索 UWB 技術無線定位追蹤系統,可大大提升 AR/VR 體驗

加利福尼亞大學聖迭戈分校和大阪大學開發了一個全新的 asset 定位系統,即使在動態和光線不足的環境中,也能以厘米級的精度提供準確、實時的物體定位,從而克服了這些限制。

該系統還封裝在一個易於部署且緊湊的模塊中,尺寸為一米,只需極少的設置即可集成到電視或條形音箱等電子設備中。

研究人員通過利用低於 6ghz 頻段的無線信號的能量來構建他們的系統。團隊解釋道:「與基於攝像頭的方法不同,這些無線信號受視覺障礙的影響較小,即便在非視線條件下都能繼續運行。」

該系統使用無線信號來精確定位附著在物體上的電池供電的 UWB 標籤。它由兩個主要部分組成:一種是 UWB 標籤,用於傳輸信標信號以進行定位。

另一個組件是一個定位模塊,配備六個 UWB 接收器,這些接收器在接收信標信號時具有時間和相位同步。當該信號傳播時,它會以略微不同的相位和時間到達每個接收器。該系統以一種巧妙的方式將這些差異結合起來,以準確測量標籤在 2D 空間中的位置。

在測試中,研究人員使用了日常物品來玩真人大小的西洋棋。他們用現成的 UWB 標籤改造了杯子,將它們變成了虛擬棋子。當這些棋子在桌子上移動時,系統能夠以厘米級的精度實時平穩地追蹤它們的運動。

研究人員指出:「我們發現,我們的系統在動態場景中達到了 90% 的精度,比最先進的定位系統至少好 8 倍。」

該團隊目前正在完善該系統,接下來的步驟包括改進 PCB 設計,使系統更加穩健,減少接收器的數量以提高能源效率,以及沿垂直軸添加天線以支持完整的 3D 定位。

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