Ultra Wide Band bezig met opmars: ‘Nauwkeurigheid tot op de centimeter’

By Elcke Vels

Van Augmented Reality games tot aan een automatisch autoslot: Het meten van de locatie van apparaten wordt steeds belangrijker in het moderne leven. De precisie die we verlangen ligt alleen ver buiten het bereik van GPS of Bluetooth. Met de Ultra Wide Band (UWB) micro-location technologie van imec, kan de locatie van objecten in de ruimte tot in detail wordt bepaald. “Komende jaren zal het gebruik van de technologie drastisch toenemen”, zegt Christian Bachmann, Program Manager Ultra-Wideband en Bluetooth Secure Proximity bij imec at Holst Centre.

De Ultra Wide Band-technologie van imec is een uiterst nauwkeurige en energiezuinige technologie voor positiebepaling. Bachmann doet met zijn team onderzoek naar UWB. Hij ziet de hype rondom de technologie, die een tijd lang ‘uit de mode’ leek te zijn, weer terugkomen. “De algoritmes waar de technologie gebruik van maakt worden steeds beter en de kosten om het te implementeren in producten worden steeds lager.”

Van GPS/Bluetooth naar UWB

Nu worden wireless apparaten vaak nog aangestuurd met GPS of Bluetooth, maar dat is niet altijd ideaal. Jason Hillyard, vicepresident bij Packetcraft, legt het uit. “Imec en Packetcraft werken momenteel samen om de UWB software van Packetcraft te integreren en uit te voeren op de UWB chiptechnologie van imec. Ik heb zelf een Tesla en die heeft een automatisch en draadloos slot op basis van Bluetooth en GPS. Als ik op drie of vier meter afstand ben, dan opent het slot al automatisch en kan mijn dochter, die al naast de auto staat, met de hendel de deur van de auto opendoen. Dat is natuurlijk niet de bedoeling. UWB is in zo’n situatie veel accurater en daardoor ook veiliger.”

Maar UWB bevat nog meer unieke eigenschappen. Op specifieke locaties, zoals binnenshuis, werkt GPS niet, maar Ultra Wide Band wel. “Denk bijvoorbeeld aan een beveiligde, sleutelloze toegang”, vult Bachmann aan. “Daar kan de technologie veel in betekenen. Ook het aansturen van speakers en andere slimme apparaten in de woonkamer is mogelijk, tot op precisieniveau.“ Andere toepassingen waarbij de techniek indoor kan worden ingezet is bij Augmented Reality Gaming en in de robotics, waarbij mensen en robots moeten samenwerken. Ook kan de techniek worden gebruikt voor indoor farming.

Op de markt wordt de UWB-technologie hier en daar al grootschalig toegepast. Apple introduceerde de technologie voor het eerst in de iPhone 11-serie. Door middel van UWB kan de iPhone nauwkeurig zoeken naar objecten met de AirTag, zodra de UWB-module in de iPhone ingeschakeld wordt.

Social distancing

Afgelopen anderhalf jaar werd de technologie ook voor doeleinden gebruikt die Bachmann en Hillyard nooit van tevoren voorspeld hadden. “Tijdens de coronacrisis heeft de draadloze technologie een belangrijke bijdrage geleverd op het gebied van social distancing”, zegt Bachmann. Zo werd de inzet van social distancing-apparaten die werken met UWB getest in de Johan Cruijff Arena. De COVID buzzer van KPN is een apparaatje dat gaat trillen en knipperen als iemand binnen 1,5 meter afstand komt. “Toepassingen als deze waren voor 2020 nooit bij me opgekomen.” Hillyard voegt daar aan toe: “Hier zie je ook weer dat de nauwkeurigheid van de technologie ontzettend belangrijk is. Met GPS of Bluetooth hadden we nooit kunnen zien of mensen nou een of twee meter afstand tot elkaar bewaren.”

 ‘We komen in een stroomversnelling terecht’

Volgens Hillyard zal belangstelling naar UWB komende jaren nog meer toenemen. “Vanuit technologisch oogpunt zal het gaan lijken op wat we gezien hebben met Bluetooth: een explosie van producten gaat gepaard met interesse vanuit de technologische sector. We komen in een enorme stroomversnelling terecht.” Ook Bachmann is optimistisch over grootschalig gebruik van UWB in de toekomst. Hij plaatst daarbij een kanttekening: Er valt nog te een en ander te optimaliseren aan de technologie, zoals de energiezuinigheid. “Ter vergelijking, Bluetooth verbruikt een paar milliwatt, waar UWB een paar honderd milliwatt gebruikt. Daar valt zeker nog winst te behalen.”

Bij imec at Holst Centre wordt er komende tijd gewerkt aan nieuwe innovaties die van belang zijn om de technologie verder te verbeteren. Bachmann licht toe: “Zo werken we aan nieuwe radio-ontvangers met laag vermogen en aan nieuwe algoritmen, waaronder technieken om de nauwkeurigheid verder op te voeren. Dit kan toekomstige toepassingen mogelijk maken, zoals drones die UWB gebruiken.”

De UWB-techniek blijft vooralsnog voor het grote publiek relatief onbekend. Volgens Hillyard is dat niet per se negatief. “Veel mensen willen gewoon een gadget of applicatie die cool is en ze willen dat het goed werkt”, zegt Hillyard. “Maar zolang zij de positieve effecten van UWB ervaren maakt dat niets uit. Het is ontzettend mooi om te zien dat de technologie waar je zo lang aan gewerkt hebt, gebruikt wordt in producten die het leven van mensen verbeteren. Ik kijk er naar uit dat UWB zich nog verder ontwikkelt en dat de markt de technologie veelvuldig gaat toepassen.” Bachmann voegt toe: “En we staan dan ook zeker open voor meer samenwerkingen met industriële partners.”