Izvirnik: Ulink Media
Avtor: 旸谷
Nizozemsko polprevodniško podjetje NXP je nedavno v sodelovanju z nemškim podjetjem Lateration XYZ pridobilo sposobnost doseganja milimetrskega natančnega pozicioniranja drugih UWB elementov in naprav z uporabo ultraširokopasovne tehnologije. Ta nova rešitev prinaša nove možnosti za različne scenarije uporabe, ki zahtevajo natančno pozicioniranje in sledenje, kar pomeni bistven napredek v zgodovini razvoja UWB tehnologije.
Pravzaprav je bila trenutna centimetrska natančnost UWB na področju pozicioniranja dosežena hitro, višji stroški strojne opreme pa uporabnikom in ponudnikom rešitev povzročajo glavobole pri reševanju težav s stroški in uvajanjem. Ali je v tem času "prehod" na milimetrsko raven potreben? In kakšne tržne priložnosti bo prinesel UWB na milimetrski ravni?
Zakaj je milimetrski ultraširokopojasni spekter težko dosegljiv?
Kot visoko natančna, visoko natančna in visoko varna metoda pozicioniranja in določanja razdalje lahko UWB pozicioniranje v zaprtih prostorih teoretično doseže milimetrsko ali celo mikrometrsko natančnost, vendar je v dejanski uporabi dolgo časa ostalo na centimetrski ravni, predvsem zaradi naslednjih dejavnikov, ki vplivajo na dejansko natančnost UWB pozicioniranja:
1. Vpliv načina namestitve senzorjev na natančnost pozicioniranja
V dejanskem procesu reševanja natančnosti pozicioniranja povečanje števila senzorjev pomeni povečanje redundantnih informacij, bogate redundantne informacije pa lahko dodatno zmanjšajo napako pozicioniranja. Vendar se natančnost pozicioniranja ne poveča z najboljšimi senzorji, in ko se število senzorjev poveča na določeno število, prispevek k natančnosti pozicioniranja s povečanjem števila senzorjev ni velik. Povečanje števila senzorjev pa pomeni povečanje stroškov opreme. Zato je v središču raziskav o vplivu namestitve senzorjev na natančnost pozicioniranja vprašanje, kako najti ravnovesje med številom senzorjev in natančnostjo pozicioniranja ter s tem razumno namestiti UWB senzorje.
2. Vpliv večpotnega učinka
Med širjenjem se ultraširokopasovni UWB signali za določanje položaja odbijajo in lomijo od okolice, kot so stene, steklo in notranji predmeti, kot so namizni računalniki, kar povzroča večpotne učinke. Signal se spreminja v zakasnitvi, amplitudi in fazi, kar povzroči slabljenje energije in zmanjšanje razmerja signal/šum, zaradi česar prvi doseženi signal ni neposreden, kar povzroča napake pri določanju razdalje in zmanjšanje natančnosti pozicioniranja. Zato lahko učinkovito zatiranje večpotnega učinka izboljša natančnost pozicioniranja, trenutne metode za zatiranje večpotnih signalov pa vključujejo predvsem tehnike MUSIC, ESPRIT in zaznavanje robov.
3. Vpliv NLOS
Širjenje signala v vidnem polju (LOS) je prvi in predpogoj za zagotovitev natančnosti rezultatov meritev signala. Ko pogoji med mobilnim pozicionirnim ciljem in bazno postajo niso izpolnjeni, se širjenje signala lahko zaključi le v pogojih, ki niso v vidnem polju, kot sta lom in uklon. V tem primeru čas prvega prispelega impulza ne predstavlja dejanske vrednosti TOA, smer prvega prispelega impulza pa ne predstavlja dejanske vrednosti AOA, kar povzroči določeno napako pozicioniranja. Trenutno sta glavni metodi za odpravo napak, ki niso v vidnem polju, Wyliejeva metoda in metoda izločanja korelacije.
4. Vpliv človeškega telesa na natančnost pozicioniranja
Glavna sestavina človeškega telesa je voda, ki ima močan absorpcijski učinek na brezžični impulzni signal UWB, kar povzroči slabljenje moči signala, odstopanje informacij o dosegu in vpliva na končni učinek pozicioniranja.
5. Vpliv oslabitve prodiranja signala
Vsako prodiranje signala skozi stene in druge entitete bo oslabljeno, UWB ni izjema. Ko UWB pozicioniranje prodre skozi navadno opečno steno, bo signal oslabljen za približno polovico. Spremembe časa prenosa signala zaradi prodiranja skozi steno bodo vplivale tudi na natančnost pozicioniranja.
Zaradi človeškega telesa je prodiranje signala, ki ga povzroča natančnost udarca, težko obiti. NXP in nemško podjetje LaterationXYZ bosta z inovativnimi rešitvami postavitve senzorjev izboljšala tehnologijo UWB, vendar ni bilo posebnega prikaza inovativnih rezultatov, zato lahko le objavim pretekle tehnične članke s uradne spletne strani NXP, da bi lahko podal ustrezne špekulacije.
Kar zadeva motivacijo za izboljšanje natančnosti ultraširokopoločnih nanotehnologij (UWB), menim, da je to predvsem NXP kot vodilni svetovni akter na področju UWB, ki se spopada s trenutnimi domačimi proizvajalci na področju obsežnih inovacij v prebojnih situacijah in tehnične obrambe. Navsezadnje je trenutna tehnologija UWB še vedno v razcvetu razvoja, ustrezni stroški, uporaba in obseg pa še niso stabilizirani. Trenutno domači proizvajalci bolj skrbijo, da se izdelki UWB čim prej uveljavijo in razširijo ter osvojijo trg, zato nimajo časa skrbeti za natančnost UWB za izboljšanje inovacij. NXP kot eden vodilnih akterjev na področju UWB ima celovit ekosistem izdelkov in dolgoletne izkušnje z globokim razvojem nakopičene tehnične moči, kar omogoča lažje izvajanje inovacij UWB.
Drugič, NXP se tokrat osredotoča na milimetrsko ultraširokopojasno tehnologijo (UWB), vidi pa tudi neskončen potencial prihodnjega razvoja UWB in je prepričan, da bo izboljšanje natančnosti na trg prineslo nove aplikacije.
Po mojem mnenju se bodo prednosti ultraširokopodročnega omrežja (UWB) še naprej izboljševale z napredkom "nove infrastrukture" 5G in še bolj širile svoje vrednostne koordinate v procesu industrijske nadgradnje pametnega opolnomočenja 5G.
Prej so bili scenariji mobilnega pozicioniranja v omrežjih 2G/3G/4G osredotočeni predvsem na klice v sili, dostop do legalne lokacije in druge aplikacije, zahteve glede natančnosti pozicioniranja pa niso bile visoke, saj je groba natančnost pozicioniranja Cell ID dosegala od deset do sto metrov. Medtem ko 5G uporablja nove metode kodiranja, fuzijo žarkov, velike antenske nize, milimetrski valovni spekter in druge tehnologije, njegova velika pasovna širina in tehnologija antenskih nizov zagotavljata osnovo za visoko natančne meritve razdalj in visoko natančne meritve kotov. Zato je nadaljnji krog UWB sprinta na področju natančnosti podprt z ustreznim ozadjem obdobja, tehnološkimi temelji in zadostnimi možnostmi uporabe, ta UWB sprint natančnosti pa lahko štejemo za predhodno postavitev za doseganje nadgradnje digitalne inteligence.
Katere trge bo odprla univerza Millimetre UW?
Trenutno je tržna porazdelitev UWB-ja v glavnem značilna po razpršitvi na koncu B in koncentraciji na koncu C. V aplikaciji ima konec B več primerov uporabe, konec C pa več domiselnega prostora za rudarjenje zmogljivosti. Po mojem mnenju ta inovacija, osredotočena na zmogljivost pozicioniranja, utrjuje prednosti UWB-ja pri natančnem pozicioniranju, kar ne le prinaša preboje v zmogljivosti za obstoječe aplikacije, temveč ustvarja tudi priložnosti za UWB, da odpre nove prostore za uporabo.
Na trgu B-enda, za parke, tovarne, podjetja in druge scenarije, je brezžično okolje njegovega specifičnega območja relativno zanesljivo, natančnost pozicioniranja pa je mogoče dosledno zagotoviti, medtem ko takšni prizori ohranjajo tudi stabilno povpraševanje po natančnem zaznavanju pozicioniranja ali pa bodo postali milimetrski UWB, ki bo kmalu namenjen prednosti trga.
V rudarskem scenariju lahko z napredkom inteligentne gradnje rudnikov fuzijska rešitev "5G+UWB pozicioniranje" omogoči, da inteligentni rudarski sistem v zelo kratkem času dokonča pozicioniranje, doseže popolno kombinacijo natančnega pozicioniranja in nizke porabe energije ter uresniči značilnosti visoke natančnosti, velike zmogljivosti in dolgega časa pripravljenosti itd. Hkrati se lahko na podlagi upravljanja varnosti rudnika uporabi za zagotavljanje varnosti rudnika in upravljanja varnosti rudnika. Hkrati se bo UWB na podlagi velikega povpraševanja po upravljanju varnosti rudnikov uporabljal tudi pri vsakodnevnem upravljanju osebja in avtomobilskih tirov. Trenutno je v državi približno 4000 premogovnikov, povprečno povpraševanje po bazni postaji vsakega premogovnika pa je približno 100, iz česar lahko ocenimo, da je skupno povpraševanje po baznih postajah premogovnikov približno 400.000, skupno število rudarjev premoga pa približno 4 milijone ljudi, glede na oznako 1 oseba na 1 pa je povpraševanje po oznakah UWB približno 4 milijone. Glede na trenutno tržno ceno končnega uporabnika je trg premoga na trgu strojne opreme UWB "bazna postaja + oznaka" približno 4 milijarde izhodne vrednosti.
V rudarstvu in podobnih scenarijih z visokim tveganjem ter pri pridobivanju nafte, elektrarnah, kemičnih obratih itd. so potrebe po upravljanju varnosti glede natančnosti pozicioniranja višje, zato bo izboljšanje natančnosti pozicioniranja UWB na milimetrsko raven pomagalo utrditi njegove prednosti na takšnih področjih.
V industrijski proizvodnji, skladiščenju in logistiki je ultra širokopasovna tehnologija (UWB) postala orodje za zmanjševanje stroškov in učinkovitost. Delavci, ki uporabljajo ročne naprave s tehnologijo UWB, lahko natančneje locirajo in namestijo različne dele; izgradnja sistema upravljanja, ki vključuje tehnologijo UWB v upravljanje skladišč, lahko natančno spremlja vse vrste materialov in osebja v skladiščih v realnem času ter doseže nadzor zalog in osebja ter hkrati doseže učinkovito in brezhibno kroženje materiala brez posadke z opremo AGV, kar lahko močno izboljša učinkovitost proizvodnje.
Poleg tega lahko milimetrski preskok UWB odpre tudi nove aplikacije na področju železniškega prometa. Trenutno se aktivni nadzorni sistem vlakov za dokončanje v glavnem zanaša na satelitsko pozicioniranje, saj je satelitsko pozicioniranje v podzemnih predorih, pa tudi v mestnih visokih stavbah, kanjonih in drugih prizoriščih nagnjeno k napakam. UWB tehnologija lahko pri pozicioniranju in navigaciji vlakov CBTC, preprečevanju trkov in zgodnjem opozarjanju na trke, natančnem ustavljanju vlakov itd. zagotovi zanesljivejšo tehnično podporo za varnost in nadzor železniškega prometa. Trenutno ima ta vrsta uporabe v Evropi in Združenih državah Amerike razpršene primere uporabe.
Na trgu C-terminalov bo izboljšava natančnosti UWB do milimetra odprla nove scenarije uporabe poleg digitalnih ključev za sceno vozila. Na primer, samodejno parkiranje, samodejno plačevanje in tako naprej. Hkrati se lahko na podlagi tehnologije umetne inteligence "nauči" tudi vzorcev in navad gibanja uporabnika ter izboljša delovanje tehnologije avtomatske vožnje.
Na področju potrošniške elektronike bi lahko UWB postal standardna tehnologija za pametne telefone v valu interakcije med avtomobilom in strojem prek digitalnih avtomobilskih ključev. Poleg odpiranja širšega prostora za uporabo pri pozicioniranju in iskanju izdelkov lahko izboljšana natančnost UWB odpre tudi nov prostor za uporabo v scenarijih interakcije opreme. Natančen doseg UWB lahko na primer natančno nadzoruje razdaljo med napravami, prilagaja konstrukcijo prizora obogatene resničnosti ter tako zagotavlja boljšo senzorično izkušnjo v igri, zvoku in videu.
Čas objave: 4. september 2023