وصف المشروع
هذا المشروع البحثي الأكاديمي بحث في حدود دقة تقنية النطاق العريض الفائق (UWB) لـ "الكلب المرشد المشترك 4.0"، وهو نظام مساعدة للأشخاص ضعاف البصر. كان الهدف الأساسي هو تقييم UWB كبديل موثوق لنظام GPS للملاحة الدقيقة في البيئات الحضرية حيث تكون إشارات الأقمار الصناعية ضعيفة أو غير متوفرة في كثير من الأحيان.
شملت الدراسة تحليلاً مقارناً بين نظام UWB قديم (يعتمد على شريحة DW1000) ونظام الجيل الجديد (باستخدام شريحة DW3000) لتحديد مدى ملاءمته للتطبيق في العالم الحقيقي.
التحديات
متطلبات الدقة العالية
كان النظام بحاجة إلى تحقيق دقة تحديد موقع أقل من 30 سم للملاحة الآمنة على الأرصفة الضيقة وحول العوائق.
التداخل البيئي
الأخاديد الحضرية والمباني والمركبات تسبب انتشاراً متعدد المسارات كبيراً، مما يقلل من دقة أنظمة تحديد المواقع القائمة على الراديو.
قيود الأجهزة
اكتشاف مشكلة أجهزة غير متوقعة حيث كانت بطارية علامة UWB تحجب الهوائي، مما يسبب فقدان الإشارة وأداء غير متسق.
فعالية التكلفة
كان من الضروري زيادة المسافة بين مراسي UWB الثابتة إلى أقصى حد دون المساس بالدقة المطلوبة للنشر العملي.
الحل والمنهجية
تم تطوير منهجية اختبار منتظمة ومتعددة المراحل لتقييم أداء نظام UWB بدقة. شمل نهجي المبتكر:
-
الاختبار المنتظم: إجراء اختبارات شاملة أحادية وثنائية الأبعاد في بيئات داخلية محكومة وإعدادات خارجية صعبة لمحاكاة السيناريوهات الحقيقية.
-
التحليل الديناميكي: استخدام دراجة لمحاكاة الحركة المستمرة للكلب المرشد المشترك، تقييم أداء النظام في ظل الظروف الديناميكية.
-
عزل المشكلة: تصميم اختبارات محددة عزلت مشكلة حجب البطارية—اكتشاف مهم لمراجعات الأجهزة المستقبلية.
-
التحليل المدفوع بالبيانات: استخدام Python و Excel للتحليل الإحصائي للدقة والانحراف المعياري وتحديد مصادر الأخطاء.
النتائج والمخرجات
دقة فائقة
حقق DW3000 دقة متوسطة ±4 سم، متجاوزاً متطلبات المشروع بكثير
رؤية أجهزة حاسمة
تحديد مشكلة تداخل البطارية أدى إلى توصيات إعادة تصميم الأجهزة
تأكيد الجدوى
تأكيد UWB القائم على DW3000 كتقنية واعدة جداً للمشروع