Izvornik: Ulink Media
Autor: 旸谷
Nedavno je nizozemska tvrtka za poluvodiče NXP, u suradnji s njemačkom tvrtkom Lateration XYZ, stekla sposobnost postizanja milimetarske preciznosti pozicioniranja drugih UWB predmeta i uređaja koristeći ultraširokopojasnu tehnologiju. Ovo novo rješenje donosi nove mogućnosti za različite scenarije primjene koji zahtijevaju precizno pozicioniranje i praćenje, označavajući bitan napredak u povijesti razvoja UWB tehnologije.
Zapravo, trenutna UWB točnost na centimetarskoj razini u području pozicioniranja postignuta je brzo, a viši troškovi hardvera također zadaju korisnicima i pružateljima rješenja glavobolje oko toga kako riješiti poteškoće s troškovima i implementacijom. Je li u ovom trenutku "prijelaz" na milimetarsku razinu potreban? I koje će tržišne prilike donijeti UWB na milimetarskoj razini?
Zašto je teško dosegnuti UWB milimetarske skale?
Kao visokoprecizna, visokotočna i visokosigurnosna metoda pozicioniranja i određivanja dometa, UWB pozicioniranje u zatvorenom prostoru teoretski može doseći milimetarsku ili čak mikrometarsku točnost, ali u stvarnoj primjeni dugo je ostalo na centimetarskoj razini, uglavnom zbog sljedećih čimbenika koji utječu na stvarnu točnost UWB pozicioniranja:
1. Utjecaj načina postavljanja senzora na točnost pozicioniranja
U stvarnom procesu rješavanja problema točnosti pozicioniranja, povećanje broja senzora znači povećanje redundantnih informacija, a bogate redundantne informacije mogu dodatno smanjiti pogrešku pozicioniranja. Međutim, točnost pozicioniranja se ne povećava s najboljim senzorima, a kada se broj senzora poveća na određeni broj, doprinos točnosti pozicioniranja nije velik s povećanjem broja senzora. A povećanje broja senzora znači povećanje cijene opreme. Stoga je fokus istraživanja utjecaja postavljanja senzora na točnost pozicioniranja na točnost pozicioniranja kako pronaći ravnotežu između broja senzora i točnosti pozicioniranja, a time i razumno raspoređivanje UWB senzora.
2. Utjecaj višestrukog puta
UWB ultraširokopojasni signali pozicioniranja reflektiraju se i lome od okolnog okruženja poput zidova, stakla i unutarnjih predmeta poput stolnih računala tijekom procesa širenja, što rezultira višestrukim putnim efektima. Signal se mijenja u kašnjenju, amplitudi i fazi, što rezultira slabljenjem energije i smanjenjem omjera signala i šuma, što dovodi do činjenice da prvi dosegnuti signal nije izravan, uzrokujući pogreške u određivanju dometa i smanjenje točnosti pozicioniranja. Stoga, učinkovito suzbijanje višestrukog putnog efekta može poboljšati točnost pozicioniranja, a trenutne metode za suzbijanje višestrukog putnog efekta uglavnom uključuju tehnike MUSIC, ESPRIT i detekcije rubova.
3. Utjecaj NLOS-a
Širenje signala u vidnom polju (LOS) je prvi i preduvjet za osiguranje točnosti rezultata mjerenja signala. Kada se uvjeti između mobilnog cilja pozicioniranja i bazne stanice ne mogu ispuniti, širenje signala može se dovršiti samo u uvjetima koji nisu u vidnom polju, poput refrakcije i difrakcije. U ovom trenutku, vrijeme prvog pristiglog impulsa ne predstavlja stvarnu vrijednost TOA, a smjer prvog pristiglog impulsa nije stvarna vrijednost AOA, što će uzrokovati određenu pogrešku pozicioniranja. Trenutno su glavne metode za uklanjanje pogreške koja nije u vidnom polju Wyliejeva metoda i metoda eliminacije korelacije.
4. Utjecaj ljudskog tijela na točnost pozicioniranja
Glavna komponenta ljudskog tijela je voda, voda na UWB bežični pulsni signal ima snažan učinak apsorpcije, što rezultira slabljenjem jačine signala, odstupanjem u informacijama o dometu i utječe na konačni učinak pozicioniranja.
5. Utjecaj slabljenja prodiranja signala
Svaki prodor signala kroz zidove i druge entitete bit će oslabljen, UWB nije iznimka. Kada UWB pozicioniranje prodre kroz običan zid od opeke, signal će biti oslabljen za otprilike polovicu. Promjene u vremenu prijenosa signala zbog prodiranja kroz zid također će utjecati na točnost pozicioniranja.
Zbog ljudskog tijela, prodiranje signala uzrokovano točnošću udara teško je zaobići. NXP i njemačka tvrtka LaterationXYZ će kroz inovativna rješenja za raspored senzora poboljšati UWB tehnologiju. Nije bilo specifičnog prikaza inovativnih rezultata. Mogu samo objaviti relevantne tehničke članke sa službene web stranice NXP-a kako bih napravio relevantne spekulacije.
Što se tiče motivacije za poboljšanje točnosti UWB-a, vjerujem da je to prije svega NXP kao vodeći svjetski UWB igrač koji se nosi s trenutnim domaćim proizvođačima velikih inovacija u situaciji proboja i tehničke obrane. Uostalom, trenutna UWB tehnologija još je uvijek u fazi procvata razvoja, a odgovarajući troškovi, primjena i opseg još nisu stabilizirani. U ovom trenutku domaći proizvođači su više zabrinuti za UWB proizvode koji će se što prije pojaviti i proširiti, osvojiti tržište, nemaju vremena brinuti se o UWB točnosti kako bi poboljšali inovacije. NXP, kao jedan od vodećih igrača u području UWB-a, ima cjelovit ekosustav proizvoda, kao i dugogodišnje duboko istraživanje akumulirane tehničke snage, što olakšava provedbu UWB inovacija.
Drugo, NXP ovaj put prema milimetarskom UWB-u, također vidi beskonačan potencijal budućeg razvoja UWB-a i uvjeren je da će poboljšanje preciznosti donijeti nove primjene na tržište.
Po mom mišljenju, prednosti UWB-a nastavit će se poboljšavati s napretkom 5G "nove infrastrukture" i dodatno će proširiti svoje vrijednosne koordinate u procesu industrijske modernizacije 5G pametnog osnaživanja.
Prije su se u 2G/3G/4G mreži scenariji mobilnog pozicioniranja uglavnom fokusirali na hitne pozive, legalni pristup lokaciji i druge primjene, no zahtjevi za točnošću pozicioniranja nisu visoki, temeljeni na gruboj točnosti pozicioniranja Cell ID-a od desetaka do stotina metara. Dok 5G koristi nove metode kodiranja, fuziju snopa, velike antenske nizove, milimetarski valni spektar i druge tehnologije, njegova velika propusnost i tehnologija antenskih nizova pružaju osnovu za visokoprecizno mjerenje udaljenosti i visokoprecizno mjerenje kutova. Stoga, još jedan krug UWB sprinta u području točnosti podržan je odgovarajućom erom pozadine, tehnološkim temeljima i dovoljnim mogućnostima primjene, a ovaj UWB sprint točnosti može se smatrati prethodnim rasporedom za nadogradnju digitalne inteligencije.
Koja će tržišta otvoriti Millimetre UW?
Trenutačno, tržišnu distribuciju UWB-a uglavnom karakterizira disperzija B-kraja i koncentracija C-kraja. U primjeni, B-kraj ima više slučajeva upotrebe, a C-kraj ima više maštovitog prostora za rudarenje performansi. Po mom mišljenju, ova inovacija usmjerena na performanse pozicioniranja konsolidira prednosti UWB-a u preciznom pozicioniranju, što ne samo da donosi napredak u performansama za postojeće aplikacije, već i stvara prilike za UWB da otvori novi prostor primjene.
Na B-end tržištu, za parkove, tvornice, poduzeća i druge scenarije, bežično okruženje njegovog specifičnog područja je relativno sigurno, a točnost pozicioniranja može se dosljedno jamčiti, dok takve scene također održavaju stabilnu potražnju za točnom percepcijom pozicioniranja ili će postati milimetarski UWB koji će uskoro biti usmjeren na prednost tržišta.
U scenariju rudarstva, s napretkom inteligentne izgradnje rudnika, fuzijsko rješenje "5G+UWB pozicioniranja" može omogućiti inteligentnom rudarskom sustavu da dovrši pozicioniranje u vrlo kratkom vremenu, postigne savršenu kombinaciju preciznog pozicioniranja i niske potrošnje energije te ostvari karakteristike visoke preciznosti, velikog kapaciteta i dugog vremena pripravnosti itd. Istovremeno, na temelju upravljanja sigurnošću rudnika, može se koristiti za osiguranje sigurnosti rudnika i upravljanje sigurnošću rudnika. Istovremeno, na temelju velike potražnje za upravljanjem sigurnošću rudnika, UWB će se također koristiti u svakodnevnom upravljanju osobljem i automobilskim prugama. Trenutno zemlja ima određeni broj rudnika ugljena od oko 4000, a prosječna potražnja za baznom stanicom svakog rudnika ugljena je oko 100, iz čega se može procijeniti da je ukupna potražnja za baznim stanicama rudnika ugljena oko 400 000, ukupan broj rudara ugljena oko 4 milijuna ljudi, prema oznaci 1 osoba 1, potražnja za UWB oznakama je oko 4 milijuna. Prema trenutnoj krajnjoj korisnikovoj kupnji po jedinstvenoj tržišnoj cijeni, tržište ugljena na tržištu hardvera UWB "bazne stanice + oznake" iznosi oko 4 milijarde u vrijednosti proizvodnje.
Rudarstvo i rudarenje sličnih scenarija visokog rizika i vađenje nafte, elektrane, kemijska postrojenja itd., potrebe upravljanja sigurnošću za zahtjeve za točnošću pozicioniranja su veće, UWB točnost pozicioniranja do milimetarske razine poboljšanja pomoći će u konsolidaciji svojih prednosti u takvim područjima.
U industrijskoj proizvodnji, skladištenju i logistici, UWB je postao alat za smanjenje troškova i učinkovitost. Radnici koji koriste ručne uređaje s UWB tehnologijom mogu preciznije locirati i postavljati različite dijelove; izgradnja sustava upravljanja koji integrira UWB tehnologiju u upravljanje skladištem može točno pratiti sve vrste materijala i osoblja u skladištima u stvarnom vremenu te postići kontrolu zaliha, upravljanje osobljem, a istovremeno postići i učinkovit i bezgrešan promet materijala bez posade putem AGV opreme, što može uvelike poboljšati učinkovitost proizvodnje.
Osim toga, milimetarski skok UWB-a može otvoriti i nove primjene u području željezničkog prometa. Trenutno se aktivni sustav upravljanja vlakom uglavnom oslanja na satelitsko pozicioniranje, što znači da je za podzemne tunele, kao i za urbane visoke zgrade, kanjone i druge scene, satelitsko pozicioniranje sklono kvarovima. UWB tehnologija u CBTC pozicioniranju i navigaciji vlakova, izbjegavanju sudara i ranom upozoravanju na sudar, preciznom zaustavljanju vlakova itd. može pružiti pouzdaniju tehničku podršku za sigurnost i kontrolu željezničkog prometa. Trenutno, ova vrsta primjene u Europi i Sjedinjenim Državama ima raštrkane slučajeve primjene.
Na tržištu C-terminala, UWB preciznost do milimetarske razine otvorit će nove scenarije primjene osim digitalnih ključeva za scenu vozila. Na primjer, automatsko parkiranje s uslugom parkiranja, automatsko plaćanje i tako dalje. Istovremeno, na temelju tehnologije umjetne inteligencije, moguće je i "učenje" obrazaca kretanja i navika korisnika te poboljšanje performansi tehnologije automatske vožnje.
U području potrošačke elektronike, UWB bi mogao postati standardna tehnologija za pametne telefone pod valom interakcije automobila i stroja putem digitalnih automobilskih ključeva. Osim otvaranja šireg prostora primjene za pozicioniranje i pretraživanje proizvoda, poboljšanje točnosti UWB-a također može otvoriti novi prostor primjene za scenarije interakcije opreme. Na primjer, točan domet UWB-a može precizno kontrolirati udaljenost između uređaja, prilagoditi konstrukciju scene proširene stvarnosti, za igru, zvuk i video kako bi se pružilo bolje senzorno iskustvo.
Vrijeme objave: 04.09.2023.