Original: Ulink Media
Autor: 旸谷
Recent, compania olandeză de semiconductori NXP, în colaborare cu compania germană Lateration XYZ, a dobândit capacitatea de a realiza poziționarea cu precizie milimetrică a altor articole și dispozitive UWB utilizând tehnologia ultra-wideband. Această nouă soluție aduce noi posibilități pentru diverse scenarii de aplicații care necesită poziționare și urmărire precise, marcând un progres esențial în istoria dezvoltării tehnologiei UWB.
De fapt, precizia actuală UWB la nivel de centimetru în domeniul poziționării s-a atins rapid, iar costul mai mare al hardware-ului creează, de asemenea, bătăi de cap utilizatorilor și furnizorilor de soluții în ceea ce privește rezolvarea dificultăților legate de costuri și implementare. În acest moment, este necesară „trecerea” la nivel milimetric? Și ce oportunități de piață va aduce UWB la nivel milimetric?
De ce este greu de accesat UWB la scară milimetrică?
Ca metodă de poziționare și măsurare a distanței de înaltă precizie, acuratețe și securitate ridicate, poziționarea UWB în interior poate atinge teoretic o precizie milimetrică sau chiar micrometrică, dar în implementarea practică, a rămas la nivel centimetric pentru o lungă perioadă de timp, în principal datorită următorilor factori care afectează precizia reală a poziționării UWB:
1. Impactul modului de implementare a senzorilor asupra preciziei poziționării
În procesul real de rezolvare a problemei de precizie a poziționării, creșterea numărului de senzori înseamnă creșterea informațiilor redundante, iar informațiile redundante bogate pot reduce și mai mult eroarea de poziționare. Cu toate acestea, precizia de poziționare nu crește cu cei mai buni senzori, iar atunci când numărul de senzori este crescut la un anumit număr, contribuția la precizia de poziționare nu este mare odată cu creșterea numărului de senzori. Iar creșterea numărului de senzori înseamnă și creșterea costului echipamentului. Prin urmare, modul de a găsi un echilibru între numărul de senzori și precizia de poziționare și, prin urmare, o implementare rezonabilă a senzorilor UWB este în centrul cercetării privind impactul implementării senzorilor asupra preciziei de poziționare.
2. Influența efectului de cale multiplă
Semnalele de poziționare UWB ultra-wideband sunt reflectate și refractate de mediul înconjurător, cum ar fi pereții, sticla și obiectele din interior, cum ar fi birourile, în timpul procesului de propagare, rezultând efecte de multipath. Semnalul se modifică în întârziere, amplitudine și fază, ceea ce duce la atenuarea energiei și la o scădere a raportului semnal-zgomot, ceea ce duce la faptul că primul semnal atins nu este direct, provocând erori de măsurare a distanței și o scădere a preciziei poziționării. Prin urmare, suprimarea eficientă a efectului de multipath poate îmbunătăți precizia poziționării, iar metodele actuale de suprimare a multipath includ în principal MUSIC, ESPRIT și tehnici de detectare a marginilor.
3. Impactul NLOS
Propagarea în linie de vizibilitate (LOS) este prima și o condiție prealabilă pentru a asigura acuratețea rezultatelor măsurătorilor semnalului. Atunci când condițiile dintre ținta de poziționare mobilă și stația de bază nu pot fi îndeplinite, propagarea semnalului poate fi finalizată doar în condiții care nu sunt în linie de vizibilitate, cum ar fi refracția și difracția. În acest moment, momentul primului impuls de sosire nu reprezintă valoarea reală a TOA, iar direcția primului impuls de sosire nu este valoarea reală a AOA, ceea ce va cauza o anumită eroare de poziționare. În prezent, principalele metode de eliminare a erorii în linie de vizibilitate sunt metoda Wylie și metoda de eliminare a corelației.
4. Impactul corpului uman asupra preciziei poziționării
Componenta principală a corpului uman este apa. Apa are un efect puternic de absorbție asupra semnalului puls wireless UWB, rezultând o atenuare a intensității semnalului, o deviere a informațiilor de măsurare și afectând efectul de poziționare finală.
5. Impactul slăbirii penetrării semnalului
Orice penetrare a semnalului prin pereți și alte entități va fi slăbită, iar UWB nu face excepție. Atunci când poziționarea UWB penetrează un perete obișnuit de cărămidă, semnalul va fi slăbit cu aproximativ jumătate. Modificările timpului de transmisie a semnalului datorate penetrării peretelui vor afecta, de asemenea, precizia poziționării.
Din cauza corpului uman, penetrarea semnalului cauzată de precizia impactului este dificil de evitat. NXP și compania germană LaterationXYZ vor folosi soluții inovatoare de amplasare a senzorilor pentru a îmbunătăți tehnologia UWB. Nu a existat încă o demonstrație specifică a rezultatelor inovatoare, pot doar să fac speculații relevante pe site-ul oficial al NXP din articolele tehnice anterioare.
În ceea ce privește motivația de a îmbunătăți precizia UWB, cred că aceasta se datorează în primul rând faptului că NXP, în calitate de jucător UWB lider mondial, se confruntă cu producătorii autohtoni actuali de inovații la scară largă în situații de breakout și apărare tehnică. La urma urmei, tehnologia UWB actuală se află încă într-un stadiu de dezvoltare în plină expansiune, iar costul, aplicarea și scara corespunzătoare nu au fost încă stabilizate. În acest moment, producătorii autohtoni sunt mai preocupați de lansarea și răspândirea produselor UWB cât mai curând posibil, pentru a cuceri piața, neavând timp să se preocupe de precizia UWB pentru a îmbunătăți inovația. NXP, ca unul dintre jucătorii de top în domeniul UWB, are un ecosistem complet de produse, precum și mulți ani de exploatare profundă a forței tehnice acumulate, ceea ce îi permite să implementeze inovația UWB cu mai mult confort.
În al doilea rând, NXP, de data aceasta orientată spre UWB la nivel milimetric, vede și potențialul infinit al dezvoltării viitoare a UWB și este convinsă că îmbunătățirea preciziei va aduce noi aplicații pe piață.
În opinia mea, potențialul UWB va continua să se îmbunătățească odată cu avansarea „noii infrastructuri” 5G și să își extindă coordonatele de valoare în procesul de modernizare industrială a autonomiei inteligente 5G.
Anterior, în rețeaua 2G/3G/4G, scenariile de poziționare mobilă se concentrau în principal pe apeluri de urgență, acces legal la locație și alte aplicații, cerințele de precizie a poziționării nu erau ridicate, bazate pe o precizie brută de poziționare a Cell ID de la zeci de metri la sute de metri. Deși 5G utilizează noi metode de codare, fuziune de fascicule, rețele de antene la scară largă, spectru de unde milimetrice și alte tehnologii, lățimea de bandă mare și tehnologia rețelelor de antene oferă baza pentru măsurarea de înaltă precizie a distanței și măsurarea unghiurilor de înaltă precizie. Prin urmare, o nouă rundă de sprint UWB în domeniul preciziei este susținută de contextul epocii corespunzătoare, fundația tehnologică și perspectivele de aplicare suficiente, iar acest sprint de precizie UWB poate fi considerat o pre-configurare pentru a satisface modernizarea inteligenței digitale.
Ce piețe va deschide Millimetre UW?
În prezent, distribuția pieței UWB este caracterizată în principal de dispersia capătului B și concentrarea capătului C. În aplicație, capătul B are mai multe cazuri de utilizare, iar capătul C are un spațiu mai imaginativ pentru extragerea performanței. În opinia mea, această inovație axată pe performanța de poziționare consolidează avantajele UWB în poziționarea precisă, ceea ce nu numai că aduce progrese în materie de performanță pentru aplicațiile existente, dar creează și oportunități pentru UWB de a deschide noi spații de aplicații.
Pe piața de nivel B, pentru parcuri, fabrici, întreprinderi și alte scenarii, mediul wireless al zonei sale specifice este relativ sigur, iar precizia poziționării poate fi garantată în mod constant, în timp ce astfel de scene mențin, de asemenea, o cerere stabilă pentru o percepție precisă a poziționării sau vor deveni în curând un UWB la nivel milimetric care va viza în curând avantajul pieței.
În scenariul mineritului, odată cu avansarea construcției inteligente a minelor, soluția de fuziune „poziționare 5G+UWB” poate face ca sistemul inteligent de minerit să finalizeze poziționarea într-un timp foarte scurt, realizând combinația perfectă de poziționare precisă și consum redus de energie și realizând caracteristici de înaltă precizie, capacitate mare și timp lung de așteptare etc. În același timp, pe baza managementului siguranței minei, aceasta poate fi utilizată pentru a asigura siguranța minei și managementul siguranței minei. În același timp, pe baza cererii mari pentru managementul siguranței minei, UWB va fi utilizat și în managementul zilnic al personalului și al pistei de mașini. În prezent, țara are o anumită scară de mine de cărbune de aproximativ 4000, iar cererea medie pentru fiecare stație de bază a minei de cărbune este de aproximativ 100, din care se poate estima că cererea totală pentru stații de bază ale minei de cărbune este de aproximativ 400.000, numărul total de mineri de cărbune de aproximativ 4 milioane de persoane, conform etichetei 1 persoană, cererea pentru etichete UWB de aproximativ 4 milioane. Conform utilizatorului final actual de a cumpăra un preț unic de piață, piața cărbunelui de pe piața hardware UWB "stație de bază + etichetă" este de aproximativ 4 miliarde în valoare de producție.
Mineritul și mineritul în scenarii similare cu risc ridicat, precum și extracția de petrol, centrale electrice, uzine chimice etc., necesită managementul siguranței pentru cerințele de precizie de poziționare mai mari, iar îmbunătățirea preciziei de poziționare UWB la nivel milimetric va ajuta la consolidarea avantajelor sale în astfel de domenii.
În scenariile de producție industrială, depozitare și logistică, UWB a devenit un instrument pentru reducerea costurilor și eficiență. Lucrătorii care utilizează dispozitive portabile cu tehnologie UWB pot localiza și plasa mai precis diverse piese; construirea unui sistem de management care integrează tehnologia UWB în managementul depozitului poate monitoriza cu precizie toate tipurile de materiale și personal din depozite în timp real și poate realiza controlul stocurilor, managementul personalului și, în același timp, poate realiza o rotație eficientă și fără erori a materialelor, fără personal, prin intermediul echipamentelor AGV, ceea ce poate spori considerabil eficiența producției.
În plus, saltul milimetric al UWB poate deschide noi aplicații și în domeniul transportului feroviar. În prezent, sistemul de control activ al trenurilor se bazează în principal pe poziționarea prin satelit. Atât pentru mediul tunelurilor subterane, cât și pentru clădirile înalte urbane, canioane și alte scene, poziționarea prin satelit este predispusă la defecțiuni. Tehnologia UWB în poziționarea și navigarea CBTC a trenurilor, coloana de evitare a coliziunilor și avertizarea timpurie în caz de coliziune, oprirea precisă a trenurilor etc. poate oferi un suport tehnic mai fiabil pentru siguranța și controlul transportului feroviar. În prezent, acest tip de aplicație în Europa și Statele Unite are cazuri de aplicare dispersate.
Pe piața terminalelor C, îmbunătățirea preciziei UWB până la nivel milimetric va deschide noi scenarii de aplicație, altele decât cheile digitale, pentru scena vehiculului. De exemplu, parcarea automată cu valet, plata automată și așa mai departe. În același timp, pe baza tehnologiei inteligenței artificiale, se pot „învăța” și modelele și obiceiurile de mișcare ale utilizatorului și se poate îmbunătăți performanța tehnologiei de conducere automată.
În domeniul electronicelor de larg consum, tehnologia UWB ar putea deveni tehnologia standard pentru smartphone-uri, sub valul interacțiunii dintre mașini și utilaje prin intermediul cheilor digitale auto. Pe lângă deschiderea unui spațiu de aplicații mai larg pentru poziționarea și căutarea produselor, îmbunătățirea preciziei oferită de UWB poate deschide și noi aplicații pentru scenariile de interacțiune cu echipamentele. De exemplu, raza de acțiune precisă a UWB poate controla cu precizie distanța dintre dispozitive, poate ajusta construcția scenelor de realitate augmentată, pentru jocuri, audio și video, oferind o experiență senzorială mai bună.
Data publicării: 04 septembrie 2023