Originál: Ulink Media
Autor: 旸谷
Holandská polovodičová spoločnosť NXP v spolupráci s nemeckou spoločnosťou Lateration XYZ nedávno získala schopnosť dosiahnuť milimetrové presné polohovanie iných UWB položiek a zariadení pomocou ultraširokopásmovej technológie. Toto nové riešenie prináša nové možnosti pre rôzne aplikačné scenáre, ktoré vyžadujú presné polohovanie a sledovanie, čo predstavuje zásadný pokrok v histórii vývoja UWB technológie.
V skutočnosti sa súčasná presnosť UWB na centimetrovú úroveň v oblasti určovania polohy dosiahla rýchlo a vyššie náklady na hardvér spôsobujú používateľom a poskytovateľom riešení problémy s nákladmi a nasadením. Je v tejto dobe „presun“ na milimetrovú úroveň nevyhnutný? A aké trhové príležitosti prinesie UWB na milimetrovej úrovni?
Prečo je ťažké dosiahnuť milimetrové UWB?
Ako vysoko presná, vysoko presná a vysoko bezpečná metóda určovania polohy a rozsahu môže UWB v interiéri teoreticky dosiahnuť milimetrovú alebo dokonca mikrometrovú presnosť, ale v skutočnom nasadení dlho zostáva na centimetrovej úrovni, najmä kvôli nasledujúcim faktorom, ktoré ovplyvňujú skutočnú presnosť UWB určovania polohy:
1. Vplyv režimu nasadenia senzora na presnosť určovania polohy
V skutočnom procese riešenia presnosti polohovania znamená zvýšenie počtu senzorov zvýšenie redundantných informácií a bohaté redundantné informácie môžu ďalej znížiť chybu polohovania. Presnosť polohovania sa však nezvyšuje s najlepšími senzormi a keď sa počet senzorov zvýši na určitý počet, príspevok k presnosti polohovania nie je so zvýšením počtu senzorov veľký. A zvýšenie počtu senzorov znamená zvýšenie nákladov na zariadenie. Preto je zameraním výskumu vplyvu nasadenia senzorov na presnosť polohovania otázka, ako nájsť rovnováhu medzi počtom senzorov a presnosťou polohovania, a teda rozumné nasadenie UWB senzorov.
2. Vplyv viaccestného efektu
Signály UWB ultraširokopásmového určovania polohy sa počas šírenia odrážajú a lámu okolitým prostredím, ako sú steny, sklo a vnútorné objekty, ako sú napríklad stolové počítače, čo vedie k viaccestným efektom. Signál sa mení v oneskorení, amplitúde a fáze, čo má za následok útlm energie a zníženie pomeru signálu k šumu. To vedie k tomu, že prvý dosiahnutý signál nie je priamy, čo spôsobuje chyby v určovaní vzdialenosti a zníženie presnosti určovania polohy. Účinné potlačenie viaccestného efektu preto môže zlepšiť presnosť určovania polohy a súčasné metódy na potlačenie viaccestného signálu zahŕňajú najmä techniky MUSIC, ESPRIT a detekcie hrán.
3. Vplyv NLOS
Šírenie signálu v priamej viditeľnosti (LOS) je prvým a nevyhnutným predpokladom na zabezpečenie presnosti výsledkov merania signálu. Keď nie je možné splniť podmienky medzi mobilným cieľom určovania polohy a základňovou stanicou, šírenie signálu je možné len za podmienok mimo priamej viditeľnosti, ako je lom a difrakcia. V tomto čase čas prvého prichádzajúceho impulzu nepredstavuje skutočnú hodnotu TOA a smer prvého prichádzajúceho impulzu nepredstavuje skutočnú hodnotu AOA, čo spôsobí určitú chybu určovania polohy. V súčasnosti sú hlavnými metódami na elimináciu chyby mimo priamej viditeľnosti Wylieova metóda a metóda eliminácie korelácie.
4. Vplyv ľudského tela na presnosť určovania polohy
Hlavnou zložkou ľudského tela je voda, ktorá má silný absorpčný účinok na bezdrôtový impulzný signál UWB, čo vedie k útlmu sily signálu, odchýlke v informáciách o dosahu a ovplyvňuje konečný efekt určovania polohy.
5. Vplyv oslabenia penetrácie signálu
Akýkoľvek prienik signálu cez steny a iné objekty bude oslabený, UWB nie je výnimkou. Keď UWB polohovanie prenikne cez bežnú tehlovú stenu, signál bude oslabený približne o polovicu. Zmeny v čase prenosu signálu v dôsledku prieniku steny tiež ovplyvnia presnosť polohovania.
Vzhľadom na ľudské telo je ťažké obísť prenikanie signálu spôsobené presnosťou nárazu. Spoločnosti NXP a nemecká spoločnosť LaterationXYZ budú prostredníctvom inovatívnych riešení rozloženia senzorov vylepšovať technológiu UWB. Zatiaľ nedošlo k konkrétnemu zobrazeniu inovatívnych výsledkov. Môžem sa len odvolať na oficiálnu webovú stránku NXP v minulých technických článkoch, aby som mohol urobiť relevantné špekulácie.
Pokiaľ ide o motiváciu zlepšiť presnosť UWB, myslím si, že je to v prvom rade NXP ako popredný svetový hráč v oblasti UWB, ktorý sa snaží vysporiadať so súčasnými domácimi výrobcami rozsiahlych inovácií v oblasti prelomovej situácie a technickej obrany. Koniec koncov, súčasná technológia UWB je stále v štádiu prudkého rozvoja a zodpovedajúce náklady, aplikácia a rozsah ešte nie sú stabilizované. V súčasnosti sa domáci výrobcovia viac zaujímajú o to, aby sa produkty UWB čo najskôr dostali na trh a rozšírili sa, aby sa chopili trhu, a nemajú čas starať sa o presnosť UWB na zlepšenie inovácií. NXP ako jeden z popredných hráčov v oblasti UWB má kompletný produktový ekosystém, ako aj dlhoročné hlboké využívanie nahromadenej technickej sily, čo uľahčuje realizáciu inovácií UWB.
Po druhé, NXP sa tentoraz zameriava na milimetrovú UWB a vidí nekonečný potenciál budúceho vývoja UWB a je presvedčená, že zlepšenie presnosti prinesie na trh nové aplikácie.
Podľa môjho názoru sa výhody UWB budú naďalej zlepšovať s rozvojom „novej infraštruktúry“ 5G a ďalej rozširovať jej hodnotové súradnice v procese priemyselnej modernizácie inteligentného posilňovania 5G.
Predtým sa v sieťach 2G/3G/4G scenáre mobilného určovania polohy zameriavali najmä na tiesňové volania, legálny prístup k polohe a ďalšie aplikácie, požiadavky na presnosť určovania polohy neboli vysoké a na základe hrubej presnosti určovania polohy Cell ID dosahovali desiatky metrov až stovky metrov. Zatiaľ čo 5G využíva nové metódy kódovania, fúziu lúčov, rozsiahle anténne sústavy, milimetrové vlnové spektrum a ďalšie technológie, ich veľká šírka pásma a technológia anténnych sústav poskytujú základ pre vysoko presné meranie vzdialenosti a vysoko presné meranie uhlov. Preto je ďalšie kolo UWB sprintu v oblasti presnosti podporované zodpovedajúcim technologickým zázemím a dostatočnými aplikačnými perspektívami a tento UWB sprint presnosti možno považovať za predbežné rozloženie pre splnenie požiadaviek modernizácie digitálnej inteligencie.
Aké trhy otvorí Millimetre UW?
V súčasnosti je trhové rozdelenie UWB charakterizované najmä rozptylom na B-konci a koncentráciou na C-konci. V aplikácii má B-konec viac prípadov použitia a C-konec má viac nápaditého priestoru na dolovanie výkonu. Podľa môjho názoru táto inovácia zameraná na výkon polohovania upevňuje výhody UWB v presnom polohovaní, čo nielen prináša prelomové zmeny vo výkone pre existujúce aplikácie, ale vytvára aj príležitosti pre UWB na otvorenie nového aplikačného priestoru.
Na trhu B-end, pre parky, továrne, podniky a iné scenáre, je bezdrôtové prostredie jeho špecifickej oblasti relatívne isté a presnosť polohovania je možné konzistentne zaručiť, pričom takéto scény si zároveň udržiavajú stabilný dopyt po presnom vnímaní polohy alebo sa stanú milimetrovými UWB, ktoré budú čoskoro zamerané na výhodu trhu.
V ťažobnom priemysle, s pokrokom v inteligentnej výstavbe baní, môže fúzne riešenie „5G+UWB polohovania“ zabezpečiť, aby inteligentný ťažobný systém dokončil polohovanie vo veľmi krátkom čase, dosiahol perfektnú kombináciu presného polohovania a nízkej spotreby energie a realizoval charakteristiky vysokej presnosti, veľkej kapacity a dlhej pohotovostnej doby atď. Zároveň, na základe riadenia bezpečnosti bane, sa môže použiť na zaistenie bezpečnosti bane a riadenia bezpečnosti bane. Zároveň, na základe vysokého dopytu po riadení bezpečnosti baní, sa UWB bude používať aj pri každodennom riadení personálu a automobilových tratí. V súčasnosti má krajina určitý počet uhoľných baní okolo 4 000 a priemerný dopyt po základňovej stanici každej uhoľnej bane je okolo 100, z čoho možno odhadnúť, že celkový dopyt po základňových staniciach uhoľných baní je okolo 400 000, celkový počet baníkov je okolo 4 miliónov ľudí, podľa označenia 1 osoba 1 je dopyt po UWB označeniach okolo 4 miliónov. Podľa súčasného koncového používateľa, ktorý kupuje jednotnú trhovú cenu, je trh s uhlím na trhu s hardvérom UWB „základňová stanica + značka“ v hodnote približne 4 miliardy kusov.
V podobných vysokorizikových scenároch ako pri ťažbe ropy, elektrárňach, chemických závodoch atď. sú požiadavky na riadenie bezpečnosti, čo sa týka presnosti polohovania, vyššie. Zlepšenie presnosti polohovania UWB na milimetrovú úroveň pomôže upevniť jej výhody v takýchto oblastiach.
V priemyselnej výrobe, skladovaní a logistike sa UWB stalo nástrojom na znižovanie nákladov a efektívnosť. Pracovníci používajúci ručné zariadenia s technológiou UWB môžu presnejšie lokalizovať a umiestňovať rôzne diely; vybudovanie systému riadenia integrujúceho technológiu UWB do riadenia skladu umožňuje presne monitorovať všetky druhy materiálov a personálu v skladoch v reálnom čase a dosiahnuť kontrolu zásob, riadenie personálu a zároveň dosiahnuť efektívny a bezchybný obrat materiálu bez obsluhy prostredníctvom zariadení AGV, čo môže výrazne zvýšiť efektivitu výroby.
Okrem toho, milimetrový skok UWB môže tiež otvoriť nové možnosti využitia v oblasti železničnej dopravy. V súčasnosti sa aktívny riadiaci systém vlaku spolieha najmä na satelitné určovanie polohy, čo sa týka prostredia podzemných tunelov, ako aj mestských výškových budov, kaňonov a iných scén, kedy je satelitné určovanie polohy náchylné na zlyhanie. Technológia UWB v oblasti určovania polohy a navigácie vlaku CBTC, predchádzania zrážkam a včasného varovania pred zrážkami, presného zastavenia vlaku atď. môže poskytnúť spoľahlivejšiu technickú podporu pre bezpečnosť a riadenie železničnej dopravy. V súčasnosti má tento druh aplikácie v Európe a Spojených štátoch len málo prípadov uplatnenia.
Na trhu C-terminálov otvorí vylepšenie UWB s presnosťou na milimetrovú úroveň nové aplikačné scenáre okrem digitálnych kľúčov pre scénu vozidla. Napríklad automatické parkovanie s obsluhou, automatické platby atď. Zároveň sa na základe technológie umelej inteligencie môže „učiť“ pohybové vzorce a návyky používateľa a zlepšovať výkon technológie automatickej jazdy.
V oblasti spotrebnej elektroniky sa UWB môže stať štandardnou technológiou pre smartfóny vďaka interakcii digitálnych kľúčov medzi automobilmi a strojmi. Okrem otvorenia širšieho aplikačného priestoru pre určovanie polohy a vyhľadávanie produktov môže zlepšenie presnosti UWB otvoriť aj nový aplikačný priestor pre scenáre interakcie zariadení. Napríklad presný dosah UWB dokáže presne riadiť vzdialenosť medzi zariadeniami, upravovať konštrukciu scény rozšírenej reality pre hru, zvuk a video a prinášať tak lepší zmyslový zážitok.
Čas uverejnenia: 4. septembra 2023