Oryginał: Ulink Media
Autor: 旸谷
Niedawno holenderska firma produkująca półprzewodniki NXP, we współpracy z niemiecką firmą Lateation XYZ, zyskała możliwość osiągnięcia precyzyjnego pozycjonowania na poziomie milimetra innych elementów i urządzeń UWB przy użyciu technologii ultraszerokopasmowej.To nowe rozwiązanie otwiera nowe możliwości dla różnych scenariuszy zastosowań wymagających precyzyjnego pozycjonowania i śledzenia, co stanowi istotny postęp w historii rozwoju technologii UWB.
W rzeczywistości obecna dokładność na poziomie centymetra UWB w zakresie pozycjonowania została osiągnięta szybko, a wyższy koszt sprzętu przyprawia użytkowników i dostawców rozwiązań o bóle głowy związane z rozwiązaniem problemów związanych z kosztami i wdrożeniem.Czy w tym momencie „przeturlaj się” do poziomu milimetrowego, czy jest to konieczne?Jakie możliwości rynkowe przyniesie UWB na poziomie milimetrowym?
Dlaczego trudno jest dotrzeć do UWB w skali milimetrowej?
Jako metoda pozycjonowania charakteryzująca się dużą precyzją, dokładnością i wysokim poziomem bezpieczeństwa, pozycjonowanie w pomieszczeniach UWB może teoretycznie osiągać dokładność milimetrową, a nawet mikrometrową, ale w rzeczywistości przez długi czas utrzymywało się na poziomie centymetrowym, głównie ze względu na na następujące czynniki mające wpływ na rzeczywistą dokładność pozycjonowania UWB:
1. Wpływ sposobu rozłożenia czujnika na dokładność pozycjonowania
W rzeczywistym procesie ustalania dokładności pozycjonowania wzrost liczby czujników oznacza wzrost nadmiarowych informacji, a bogata, nadmiarowa informacja może jeszcze bardziej zmniejszyć błąd pozycjonowania.Jednak w przypadku najlepszych czujników dokładność pozycjonowania nie wzrasta, a gdy liczba czujników zostanie zwiększona do określonej liczby, wpływ na dokładność pozycjonowania wraz ze wzrostem liczby czujników nie będzie duży.A wzrost liczby czujników oznacza wzrost kosztu sprzętu.Dlatego też znalezienie równowagi pomiędzy liczbą czujników a dokładnością pozycjonowania, a co za tym idzie rozsądnym rozmieszczeniem czujników UWB, jest przedmiotem badań nad wpływem rozmieszczenia czujników na dokładność pozycjonowania.
2. Wpływ efektu wielodrogowości
Ultraszerokopasmowe sygnały pozycjonujące UWB są podczas propagacji odbijane i załamywane przez otaczające środowisko, takie jak ściany, szkło i obiekty wewnętrzne, takie jak komputery stacjonarne, co skutkuje efektami wielodrożnymi.Sygnał zmienia opóźnienie, amplitudę i fazę, co skutkuje tłumieniem energii i spadkiem stosunku sygnału do szumu, co prowadzi do tego, że pierwszy osiągnięty sygnał nie jest bezpośredni, co powoduje błędy odległości i spadek dokładności pozycjonowania .Dlatego skuteczne tłumienie efektu wielościeżkowego może poprawić dokładność pozycjonowania, a obecne metody tłumienia wielościeżkowego obejmują głównie techniki MUSIC, ESPRIT i wykrywanie krawędzi.
3. Wpływ NLOS
Propagacja linii wzroku (LOS) jest pierwszym i warunkiem wstępnym zapewnienia dokładności wyników pomiaru sygnału, gdy nie można spełnić warunków pomiędzy ruchomym celem pozycjonowania a stacją bazową, propagacja sygnału może być jedynie wykonywane w warunkach innych niż linia wzroku, takich jak refrakcja i dyfrakcja.W tym momencie czas pierwszego przychodzącego impulsu nie reprezentuje rzeczywistej wartości TOA, a kierunek pierwszego przychodzącego impulsu nie jest rzeczywistą wartością AOA, co spowoduje pewien błąd pozycjonowania.Obecnie głównymi metodami eliminacji błędu niezgodności z linią wzroku są metoda Wyliego i metoda eliminacji korelacji.
4. Wpływ ciała człowieka na dokładność pozycjonowania
Głównym składnikiem ludzkiego ciała jest woda, woda w bezprzewodowym sygnale impulsowym UWB ma silny efekt absorpcji, co powoduje osłabienie siły sygnału, odchylenie informacji o zakresie i wpływa na ostateczny efekt pozycjonowania
5. Wpływ osłabienia penetracji sygnału
Jakakolwiek penetracja sygnału przez ściany i inne obiekty zostanie osłabiona, UWB nie jest wyjątkiem.Kiedy pozycjonowanie UWB penetruje zwykłą ceglaną ścianę, sygnał zostanie osłabiony o około połowę.Zmiany czasu transmisji sygnału spowodowane penetracją ściany również będą miały wpływ na dokładność pozycjonowania.
Ze względu na ludzkie ciało penetracja sygnału spowodowana dokładnością uderzenia jest trudna do obejścia. NXP i niemiecka firma laterationXYZ wprowadzą innowacyjne rozwiązania w zakresie układu czujników w celu ulepszenia technologii UWB, nie zaobserwowano konkretnego pokazu innowacyjnych wyników , Mogę jedynie udostępnić oficjalną stronę internetową NXP w poprzednich artykułach technicznych w celu poczynienia odpowiednich spekulacji.
Jeśli chodzi o motywację do poprawy dokładności UWB, uważam, że jest to przede wszystkim NXP jako wiodący na świecie gracz UWB, który ma do czynienia z obecnymi krajowymi producentami innowacji na dużą skalę w sytuacji przełomowej i obronie technicznej.W końcu obecna technologia UWB jest wciąż w fazie dynamicznego rozwoju, a odpowiadające jej koszty, zastosowanie i skala nie zostały jeszcze ustabilizowane, w tej chwili krajowi producenci są bardziej zainteresowani jak najszybszym wylądowaniem produktów UWB i rozprzestrzeniać się, aby przejąć rynek, nie mają czasu na dbanie o dokładność UWB w celu poprawy innowacji.NXP, jako jeden z czołowych graczy w dziedzinie UWB, posiada kompletny ekosystem produktów, a także wieloletnią głęboką orkę zgromadzonej siły technicznej, wygodniejszą do wprowadzenia innowacji UWB.
Po drugie, NXP, tym razem w kierunku UWB na poziomie milimetrowym, również widzi nieskończony potencjał przyszłego rozwoju UWB i jest przekonany, że poprawa precyzji wprowadzi na rynek nowe zastosowania.
Moim zdaniem zalety UWB będą w dalszym ciągu wzrastać wraz z rozwojem „nowej infrastruktury” 5G i dalej zwiększać jej współrzędne wartości w procesie przemysłowej modernizacji inteligentnego wzmacniania pozycji 5G.
Wcześniej w sieci 2G/3G/4G scenariusze pozycjonowania mobilnego skupiały się głównie na połączeniach alarmowych, legalnym dostępie do lokalizacji i innych zastosowaniach, wymagania dotyczące dokładności pozycjonowania nie są wysokie, w oparciu o zgrubną dokładność pozycjonowania Cell ID od dziesiątek do setek metrów metrów.Chociaż sieć 5G wykorzystuje nowe metody kodowania, fuzję wiązek, wielkoskalowe układy anten, widmo fal milimetrowych i inne technologie, jej duża szerokość pasma i technologia układu anten stanowią podstawę wysoce precyzyjnych pomiarów odległości i precyzyjnych pomiarów kąta.Dlatego kolejna runda sprintu UWB w dziedzinie dokładności jest wspierana przez odpowiednie tło epoki, podstawy technologiczne i wystarczające perspektywy zastosowania, a ten sprint dotyczący dokładności UWB można uznać za wstępny układ mający na celu ulepszenie inteligencji cyfrowej.
Jakie rynki otworzy Millimeter UW?
Obecnie dystrybucję rynkową UWB charakteryzuje głównie dyspersja końca B i koncentracja końca C.W aplikacji strona B ma więcej przypadków użycia, a strona C ma więcej przestrzeni wyobraźni do eksploracji wydajności.Moim zdaniem ta innowacja skupiająca się na wydajności pozycjonowania konsoliduje zalety UWB w precyzyjnym pozycjonowaniu, co nie tylko zapewnia przełomową wydajność w istniejących zastosowaniach, ale także stwarza dla UWB możliwości otwarcia nowej przestrzeni zastosowań.
Na rynku B-end, w przypadku parków, fabryk, przedsiębiorstw i innych scenariuszy, środowisko bezprzewodowe na określonym obszarze jest stosunkowo pewne i można stale gwarantować dokładność pozycjonowania, podczas gdy takie sceny również utrzymują stabilne zapotrzebowanie na dokładną percepcję pozycjonowania, lub stanie się UWB na milimetr, wkrótce będzie miał na celu przewagę rynku.
W scenariuszu wydobywczym, wraz z postępem inteligentnej konstrukcji kopalni, rozwiązanie fuzyjne „pozycjonowania 5G + UWB” może sprawić, że inteligentny system wydobywczy zakończy pozycjonowanie w bardzo krótkim czasie, osiągnie idealne połączenie precyzyjnego pozycjonowania i niskiego zużycia energii oraz realizować cechy wysokiej precyzji, dużej wydajności i długiego czasu czuwania itp. Jednocześnie, w oparciu o zarządzanie bezpieczeństwem kopalni, można go wykorzystać do zapewnienia bezpieczeństwa kopalni i zarządzania bezpieczeństwem kopalni.Jednocześnie, w związku z dużym zapotrzebowaniem na zarządzanie bezpieczeństwem kopalni, UWB będzie również wykorzystywane w codziennym zarządzaniu personelem i torem samochodowym.Obecnie w kraju pewna skala kopalń węgla wynosi około 4000, a średnie zapotrzebowanie na stację bazową każdej kopalni wynosi około 100, z czego można oszacować, że całkowite zapotrzebowanie na stację bazową kopalni wynosi około 400 000, liczba górników ogółem około 4 milionów ludzi, według etykiety 1 osoba 1, zapotrzebowanie na UWB wynosi około 4 milionów.Według obecnego użytkownika końcowego, który kupuje cenę na jednym rynku, rynek węgla na rynku sprzętu UWB „stacja bazowa + tag” ma około 4 miliardy wartości wyjściowej.
Górnictwo i górnictwo podobne scenariusze wysokiego ryzyka oraz wydobycie ropy naftowej, elektrownie, zakłady chemiczne itp., potrzeby w zakresie zarządzania bezpieczeństwem w zakresie wymagań dotyczących dokładności pozycjonowania są wyższe, dokładność pozycjonowania UWB do poziomu milimetrowego pomoże skonsolidować jego zalety w takich obszarach.
W scenariuszach produkcji przemysłowej, magazynowania i logistyki UWB stał się narzędziem redukcji kosztów i wydajności.Pracownicy korzystający z urządzeń przenośnych wyposażonych w technologię UWB mogą dokładniej lokalizować i umieszczać różne części;budowa systemu zarządzania integrującego technologię UWB w zarządzaniu magazynem pozwala na dokładne monitorowanie wszelkiego rodzaju materiałów i personelu w magazynach w czasie rzeczywistym oraz osiągnięcie kontroli zapasów, zarządzania personelem, a jednocześnie pozwala na uzyskanie wydajnego i bezbłędnego bezobsługowego materiału obrót dzięki sprzętowi AGV, który może znacznie zwiększyć wydajność produkcji.
Ponadto milimetrowy skok UWB może otworzyć także nowe zastosowania w dziedzinie transportu kolejowego.Obecnie aktywny system sterowania pociągiem opiera się głównie na pozycjonowaniu satelitarnym, w przypadku środowiska podziemnych tuneli, a także miejskich wieżowców, kanionów i innych scenerii pozycjonowanie satelitarne jest podatne na awarie.Technologia UWB w pozycjonowaniu i nawigacji CBTC pociągu, kolumna zapobiegająca kolizjom i wczesne ostrzeganie przed kolizjami, precyzyjne zatrzymywanie pociągu itp. mogą zapewnić bardziej niezawodne wsparcie techniczne w zakresie bezpieczeństwa i kontroli transportu kolejowego.Obecnie tego rodzaju zastosowania w Europie i Stanach Zjednoczonych mają rozproszone przypadki zastosowań.
Na rynku terminali C zwiększenie precyzji UWB do poziomu milimetra otworzy nowe scenariusze zastosowań inne niż cyfrowe klucze dla sceny pojazdów.Na przykład automatyczne parkowanie przez obsługę, automatyczna płatność i tak dalej.Jednocześnie, w oparciu o technologię sztucznej inteligencji, może również „nauczyć się” wzorców ruchu i nawyków użytkownika oraz poprawić wydajność technologii automatycznej jazdy.
W dziedzinie elektroniki użytkowej UWB może stać się standardową technologią dla smartfonów na fali interakcji samochód-maszyna za pomocą cyfrowych kluczyków do samochodu.Oprócz otwarcia szerszej przestrzeni zastosowań do pozycjonowania i wyszukiwania produktów, poprawa dokładności UWB może również otworzyć nową przestrzeń zastosowań dla scenariuszy interakcji ze sprzętem.Na przykład dokładny zasięg UWB może dokładnie kontrolować odległość między urządzeniami, aby dostosować konstrukcję sceny rzeczywistości rozszerzonej, aby gra, dźwięk i wideo zapewniały lepsze wrażenia sensoryczne.
Czas publikacji: 04 września 2023 r