Original: Ulink Media
Autor: 旸谷
Nedavno je holandska kompanija za poluprovodnike NXP, u saradnji sa njemačkom kompanijom 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 historiji razvoja UWB tehnologije.
U stvari, trenutna UWB tačnost na centimetarskom nivou, u oblasti pozicioniranja, postignuta je brzo, a viša cijena hardvera također zadaje korisnicima i pružateljima rješenja glavobolje oko toga kako riješiti poteškoće s troškovima i implementacijom. U ovom trenutku, da li je "prelazak" na milimetarski nivo neophodan? I koje tržišne prilike će UWB na milimetarskom nivou donijeti?
Zašto je teško dostići UWB milimetarske skale?
Kao visokoprecizna, tačna i visokosigurnosna metoda pozicioniranja i određivanja udaljenosti, UWB pozicioniranje u zatvorenom prostoru teoretski može dostići milimetarsku ili čak mikrometarsku tačnost, ali u stvarnoj primjeni, dugo je ostalo na centimetarskom nivou, uglavnom zbog sljedećih faktora koji utiču na stvarnu tačnost UWB pozicioniranja:
1. Utjecaj načina postavljanja senzora na tačnost pozicioniranja
U stvarnom procesu rješavanja problema tačnosti pozicioniranja, povećanje broja senzora znači povećanje redundantnih informacija, a bogate redundantne informacije mogu dodatno smanjiti grešku pozicioniranja. Međutim, tačnost pozicioniranja se ne povećava sa najboljim senzorima, a kada se broj senzora poveća na određeni broj, doprinos tačnosti pozicioniranja nije veliki sa povećanjem broja senzora. A povećanje broja senzora znači povećanje cijene opreme. Stoga je fokus istraživanja uticaja raspoređivanja senzora na tačnost pozicioniranja na to kako pronaći ravnotežu između broja senzora i tačnosti pozicioniranja, a time i razumno raspoređivanje UWB senzora.
2. Utjecaj višestrukog puta
UWB ultraširokopojasni signali pozicioniranja se reflektiraju i prelamaju od okolnog okruženja poput zidova, stakla i objekata u zatvorenom prostoru poput radnih površina tokom procesa propagacije, što rezultira efektima višestrukog puta. Signal se mijenja u kašnjenju, amplitudi i fazi, što rezultira slabljenjem energije i smanjenjem odnosa signal-šum, što dovodi do činjenice da prvi dosegnuti signal nije direktan, uzrokujući greške u određivanju dometa i smanjenje tačnosti pozicioniranja. Stoga, efikasno suzbijanje efekta višestrukog puta može poboljšati tačnost pozicioniranja, a trenutne metode za suzbijanje višestrukog puta uglavnom uključuju tehnike MUSIC, ESPRIT i detekcije ivica.
3. Utjecaj NLOS-a
Širenje signala u pravcu vidljivosti (LOS) je prvi i preduslov za osiguranje tačnosti rezultata mjerenja signala. Kada uslovi između mobilnog cilja pozicioniranja i bazne stanice ne mogu biti ispunjeni, širenje signala može se završiti samo u uslovima koji nisu u pravcu vidljivosti, kao što su refrakcija i difrakcija. 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 grešku pozicioniranja. Trenutno su glavne metode za eliminaciju greške koja nije u pravcu vidljivosti Wyliejeva metoda i metoda eliminacije korelacije.
4. Uticaj ljudskog tijela na tačnost pozicioniranja
Glavna komponenta ljudskog tijela je voda, koja ima snažan efekat apsorpcije na UWB bežični impulsni signal, što rezultira slabljenjem jačine signala, odstupanjem u informacijama o dometu i utiče na konačni efekat pozicioniranja.
5. Utjecaj slabljenja prodiranja signala
Svaki prodor signala kroz zidove i druge entitete bit će oslabljen, UWB nije izuzetak. Kada UWB pozicioniranje prodre kroz običan zid od cigle, signal će biti oslabljen za otprilike polovinu. Promjene u vremenu prijenosa signala zbog prodiranja kroz zid također će utjecati na tačnost pozicioniranja.
Zbog ljudskog tijela, prodiranje signala uzrokovano preciznošću udara je teško zaobići. NXP i njemačka kompanija LaterationXYZ će kroz inovativna rješenja za raspored senzora poboljšati UWB tehnologiju. Nije bilo konkretnog prikaza inovativnih rezultata. Mogu samo objaviti prošle tehničke članke sa službene web stranice NXP-a kako bih napravio relevantne spekulacije.
Što se tiče motivacije za poboljšanje tačnosti UWB-a, vjerujem da je to prije svega NXP, kao vodeći svjetski igrač u oblasti UWB-a, koji se nosi sa trenutnim domaćim proizvođačima velikih inovacija u situaciji proboja i tehničke odbrane. Uostalom, trenutna UWB tehnologija je još uvijek u fazi procvata razvoja, a odgovarajući troškovi, primjena i obim još nisu stabilizovani. U ovom trenutku, domaći proizvođači su više zabrinuti da UWB proizvodi što prije stignu i prošire se, zauzmu tržište, nemaju vremena da brinu o tačnosti UWB-a kako bi poboljšali inovacije. NXP, kao jedan od vodećih igrača u oblasti UWB-a, ima kompletan ekosistem proizvoda, kao i dugogodišnje duboko istraživanje akumulirane tehničke snage, što olakšava sprovođenje UWB inovacija.
Drugo, NXP se ovaj put fokusira na milimetarski UWB, te 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 će se nastaviti poboljšavati s napretkom 5G "nove infrastrukture" i dodatno proširiti njegove vrijednosne koordinate u procesu industrijske nadogradnje 5G pametnog osnaživanja.
Ranije su se u 2G/3G/4G mrežama scenariji mobilnog pozicioniranja uglavnom fokusirali na hitne pozive, legalni pristup lokaciji i druge aplikacije, ali zahtjevi za tačnost pozicioniranja nisu visoki, na osnovu grube tačnosti pozicioniranja Cell ID-a od desetina do stotina metara. Dok 5G koristi nove metode kodiranja, fuziju snopa, velike antenske nizove, milimetarski talasni spektar i druge tehnologije, njegova velika propusnost i tehnologija antenskih nizova pružaju osnovu za visokoprecizno mjerenje udaljenosti i visokoprecizno mjerenje uglova. Stoga, još jedan krug UWB sprinta u oblasti tačnosti podržava odgovarajuća era, tehnološka osnova i dovoljni izgledi za primjenu, a ovaj UWB sprint tačnosti može se smatrati preliminarnim rasporedom za ispunjavanje nadogradnje digitalne inteligencije.
Koja će tržišta otvoriti Millimetre UW?
Trenutno, 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 kreativnog prostora za istraživanje 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 mogućnosti za UWB da otvori novi prostor primjene.
Na B-end tržištu, za parkove, fabrike, preduzeća i druge scenarije, bežično okruženje njegovog specifičnog područja je relativno sigurno, a tačnost pozicioniranja može biti dosljedno zagarantovana, dok takve scene također održavaju stabilnu potražnju za tačnom 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 sistemu da izvrši 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 osnovu upravljanja sigurnošću rudnika, može se koristiti za osiguranje sigurnosti rudnika i upravljanje sigurnošću rudnika. Istovremeno, na osnovu velike potražnje za upravljanjem sigurnošću rudnika, UWB će se također koristiti u svakodnevnom upravljanju osobljem i automobilskim prugama. Trenutno, zemlja ima određeni broj rudnika uglja od oko 4000, a prosječna potražnja za baznom stanicom svakog rudnika uglja je oko 100, iz čega se može procijeniti da je ukupna potražnja za baznim stanicama rudnika uglja oko 400.000, ukupan broj rudara uglja je oko 4 miliona ljudi, a prema podacima "1 osoba 1 oznaka", potražnja za UWB oznakama je oko 4 miliona. Prema trenutnoj krajnjoj korisnikovoj kupovini po jedinstvenoj tržišnoj cijeni, tržište uglja na tržištu hardvera UWB "bazne stanice + oznake" iznosi oko 4 milijarde u vrijednosti proizvodnje.
Rudarstvo i slični scenariji visokog rizika u rudarstvu i vađenje nafte, elektrane, hemijska postrojenja itd., potrebe upravljanja sigurnošću za zahtjevima za tačnost pozicioniranja su veće, poboljšanje tačnosti pozicioniranja UWB-a do milimetarskog nivoa pomoći će u konsolidaciji njegovih prednosti u takvim područjima.
U industrijskoj proizvodnji, skladištenju i logistici, UWB je postao alat za smanjenje troškova i efikasnost. Radnici koji koriste ručne uređaje s UWB tehnologijom mogu preciznije locirati i postavljati različite dijelove; izgradnja sistema upravljanja koji integrira UWB tehnologiju u upravljanje skladištem može precizno pratiti sve vrste materijala i osoblja u skladištima u stvarnom vremenu, te postići kontrolu zaliha, upravljanje osobljem, a istovremeno postići i efikasan i bezgrešan promet materijala bez posade putem AGV opreme, što može značajno poboljšati efikasnost proizvodnje.
Osim toga, milimetarski skok UWB-a može otvoriti i nove primjene u oblasti željezničkog transporta. Trenutno se aktivni sistem upravljanja vozom uglavnom oslanja na satelitsko pozicioniranje, što znači da je za podzemna tunelska okruženja, kao i za urbane visoke zgrade, kanjone i druge scene, satelitsko pozicioniranje sklono kvarovima. UWB tehnologija u CBTC pozicioniranju i navigaciji vozova, izbjegavanju sudara u koloni i ranom upozoravanju na sudar, preciznom zaustavljanju vozova itd. može pružiti pouzdaniju tehničku podršku za sigurnost i kontrolu željezničkog transporta. Trenutno, ova vrsta primjene u Evropi i Sjedinjenim Državama ima raštrkane slučajeve primjene.
Na tržištu C-terminala, UWB preciznost do milimetarskog nivoa otvorit će nove scenarije primjene osim digitalnih ključeva za scenu vozila. Na primjer, automatsko parkiranje, automatsko plaćanje i tako dalje. Istovremeno, na osnovu tehnologije umjetne inteligencije, moguće je i "učenje" obrazaca kretanja i navika korisnika te poboljšanje performansi tehnologije automatske vožnje.
U oblasti potrošačke elektronike, UWB bi mogao postati standardna tehnologija za pametne telefone pod valom interakcije automobila i mašina putem digitalnih ključeva za automobile. Pored otvaranja šireg prostora primjene za pozicioniranje i pretraživanje proizvoda, poboljšanje tačnosti UWB-a može otvoriti i novi prostor primjene za scenarije interakcije opreme. Na primjer, tačan domet UWB-a može precizno kontrolisati udaljenost između uređaja, prilagoditi konstrukciju scene proširene stvarnosti, za igru, audio i video kako bi se pružilo bolje senzorno iskustvo.
Vrijeme objave: 04.09.2023.