Original: Ulink Media
Autor: 旸谷
Recentment, l'empresa neerlandesa de semiconductors NXP, en col·laboració amb l'empresa alemanya Lateration XYZ, ha obtingut la capacitat d'aconseguir un posicionament de precisió mil·limètrica d'altres elements i dispositius UWB mitjançant tecnologia de banda ultra ampla. Aquesta nova solució ofereix noves possibilitats per a diversos escenaris d'aplicació que requereixen un posicionament i un seguiment precisos, marcant un avenç essencial en la història del desenvolupament de la tecnologia UWB.
De fet, l'actual precisió UWB a nivell centimètric, en el camp del posicionament, s'ha aconseguit ràpidament, i l'augment del cost del maquinari també dóna maldecaps als usuaris i proveïdors de solucions sobre com resoldre les dificultats de cost i desplegament. En aquest moment, és necessari "passar" al nivell mil·limètric? I quines oportunitats de mercat aportarà la UWB a nivell mil·limètric?
Per què és difícil assolir la UWB a escala mil·limètrica?
Com a mètode de posicionament i mesurament de distància d'alta precisió, exactitud i seguretat, el posicionament UWB en interiors pot assolir teòricament una precisió mil·limètrica o fins i tot micromètrica, però en la implementació real, s'ha mantingut al nivell del centímetre durant molt de temps, principalment a causa dels factors següents que afecten la precisió real del posicionament UWB:
1. L'impacte del mode de desplegament del sensor en la precisió del posicionament
En el procés real de resolució de la precisió del posicionament, l'augment del nombre de sensors significa l'augment de la informació redundant, i la rica informació redundant pot reduir encara més l'error de posicionament. Tanmateix, la precisió del posicionament no augmenta amb els millors sensors, i quan el nombre de sensors augmenta a un cert nombre, la contribució a la precisió del posicionament no és gran amb l'augment de sensors. I l'augment del nombre de sensors significa que augmenta el cost de l'equip. Per tant, com trobar un equilibri entre el nombre de sensors i la precisió del posicionament, i per tant un desplegament raonable de sensors UWB, és el focus de la investigació sobre l'impacte del desplegament de sensors en la precisió del posicionament.
2. Influència de l'efecte multicamí
Els senyals de posicionament de banda ultra ampla UWB es reflecteixen i refracten per l'entorn circumdant, com ara parets, vidre i objectes interiors com ara escriptoris, durant el procés de propagació, cosa que provoca efectes de multicamí. El senyal canvia en retard, amplitud i fase, cosa que provoca una atenuació d'energia i una disminució de la relació senyal-soroll, cosa que fa que el primer senyal assolit no sigui directe, cosa que provoca errors de mesurament de distància i una disminució de la precisió del posicionament. Per tant, la supressió eficaç de l'efecte multicamí pot millorar la precisió del posicionament, i els mètodes actuals per suprimir el multicamí inclouen principalment MUSIC, ESPRIT i tècniques de detecció de vores.
3. Impacte de la NLOS
La propagació en línia de visió (LOS) és el primer i el requisit previ per garantir la precisió dels resultats de la mesura del senyal. Quan no es poden complir les condicions entre l'objectiu de posicionament mòbil i l'estació base, la propagació del senyal només es pot completar en condicions que no siguin en línia de visió, com ara refracció i difracció. En aquest moment, el moment del primer pols d'arribada no representa el valor real de TOA, i la direcció del primer pols d'arribada no és el valor real de AOA, cosa que provocarà un cert error de posicionament. Actualment, els principals mètodes per eliminar l'error que no és en línia de visió són el mètode de Wylie i el mètode d'eliminació de correlació.
4. L'impacte del cos humà en la precisió del posicionament
El component principal del cos humà és l'aigua, l'aigua al senyal de pols sense fil UWB té un fort efecte d'absorció, que provoca una atenuació de la intensitat del senyal, una desviació de la informació de mesurament i afecta l'efecte de posicionament final.
5. Impacte de l'afebliment de la penetració del senyal
Qualsevol penetració de senyal a través de parets i altres entitats s'afeblirà, i la UWB no n'és una excepció. Quan el posicionament UWB penetra en una paret de maons ordinària, el senyal s'afeblirà aproximadament a la meitat. Els canvis en el temps de transmissió del senyal a causa de la penetració a la paret també afectaran la precisió del posicionament.
A causa del cos humà, la penetració del senyal provocada per la precisió de l'impacte és difícil d'eludir. NXP i l'empresa alemanya LaterationXYZ utilitzaran solucions innovadores de disseny de sensors per millorar la tecnologia UWB. No hi ha hagut una mostra específica de resultats innovadors. Només puc fer especulacions pertinents a partir dels articles tècnics anteriors del lloc web oficial de NXP.
Pel que fa a la motivació per millorar la precisió de la UWB, crec que això és, en primer lloc, NXP, com a actor líder mundial en UWB, per fer front als fabricants nacionals actuals d'innovació a gran escala en la situació de ruptura i defensa tècnica. Al cap i a la fi, la tecnologia UWB actual encara es troba en una fase de desenvolupament en auge, i el cost, l'aplicació i l'escala corresponents encara no s'han estabilitzat. En aquest moment, els fabricants nacionals estan més preocupats perquè els productes UWB aterrin i es difonguin el més aviat possible, per capturar el mercat, no tenen temps per preocupar-se per la precisió de la UWB per millorar la innovació. NXP, com un dels principals actors en el camp de la UWB, té un ecosistema de productes complet, així com molts anys de profunda llaurada de la força tècnica acumulada, més còmode per dur a terme la innovació UWB.
En segon lloc, NXP, aquesta vegada cap a la UWB a nivell mil·limètric, també veu el potencial infinit del desenvolupament futur de la UWB i està convençuda que la millora de la precisió portarà noves aplicacions al mercat.
Al meu parer, l'avantatge de la UWB continuarà millorant amb l'avanç de la "nova infraestructura" del 5G i ampliarà encara més les seves coordenades de valor en el procés de modernització industrial de l'apoderament intel·ligent del 5G.
Anteriorment, a la xarxa 2G/3G/4G, els escenaris de posicionament mòbil se centraven principalment en trucades d'emergència, accés legal a la ubicació i altres aplicacions. Els requisits de precisió del posicionament no eren alts, basats en la precisió del posicionament aproximat de la identificació de cel·la des de desenes de metres fins a centenars de metres. Tot i que el 5G utilitza nous mètodes de codificació, fusió de feixos, conjunts d'antenes a gran escala, espectre d'ones mil·limètriques i altres tecnologies, el seu gran ample de banda i la tecnologia de conjunts d'antenes proporcionen la base per al mesurament de distàncies d'alta precisió i el mesurament d'angles d'alta precisió. Per tant, una altra ronda d'esprint UWB en el camp de la precisió està recolzada pels antecedents de l'era corresponent, la base tecnològica i les perspectives d'aplicació suficients, i aquest esprint de precisió UWB es pot considerar com un predisseny per satisfer l'actualització de la intel·ligència digital.
Quins mercats obrirà Millimetre UW?
Actualment, la distribució de mercat de la UWB es caracteritza principalment per la dispersió de l'extrem B i la concentració de l'extrem C. En l'aplicació, l'extrem B té més casos d'ús i l'extrem C té més espai imaginatiu per a la mineria de rendiment. Al meu entendre, aquesta innovació centrada en el rendiment del posicionament consolida els avantatges de la UWB en el posicionament precís, que no només aporta avenços en el rendiment per a les aplicacions existents, sinó que també crea oportunitats perquè la UWB obri un nou espai d'aplicació.
Al mercat de gamma B, per a parcs, fàbriques, empreses i altres escenaris, l'entorn sense fil de la seva àrea específica és relativament cert i la precisió del posicionament es pot garantir de manera consistent, mentre que aquestes escenes també mantenen una demanda estable d'una percepció de posicionament precisa, o es convertiran en un UWB de nivell mil·limètric que aviat tindrà com a objectiu l'avantatge del mercat.
En l'escenari miner, amb l'avanç de la construcció intel·ligent de mines, la solució de fusió de "posicionament 5G+UWB" pot fer que el sistema de mineria intel·ligent completi el posicionament en molt poc temps, aconsegueixi la combinació perfecta de posicionament precís i baix consum d'energia, i realitzi les característiques d'alta precisió, gran capacitat i llarg temps d'espera, etc. Al mateix temps, basant-se en la gestió de la seguretat de la mina, es pot utilitzar per garantir la seguretat de la mina i la gestió de la seguretat de la mina. Al mateix temps, basant-se en la forta demanda de gestió de la seguretat minera, l'UWB també s'utilitzarà en la gestió diària de personal i en la pista de vehicles. Actualment, el país té una certa escala de mines de carbó d'unes 4000, i la demanda mitjana de l'estació base de cada mina de carbó és d'unes 100, a partir de la qual es pot estimar que la demanda total d'estació base de mines de carbó és d'uns 400.000, el nombre total de miners de carbó d'uns 4 milions de persones, segons 1 persona 1 etiqueta, la demanda d'etiquetes UWB d'uns 4 milions. Segons l'usuari final actual per comprar un preu únic de mercat, el mercat del carbó al mercat de maquinari UWB "estació base + etiqueta" és d'uns 4.000 milions en valor de producció.
La mineria i la mineria en escenaris d'alt risc similars i l'extracció de petroli, centrals elèctriques, plantes químiques, etc., les necessitats de gestió de seguretat per als requisits de precisió de posicionament són més elevades, la precisió de posicionament UWB a nivell mil·limètric ajudarà a consolidar els seus avantatges en aquestes àrees.
En escenaris de fabricació industrial, emmagatzematge i logística, la UWB s'ha convertit en una eina per a la reducció de costos i l'eficiència. Els treballadors que utilitzen dispositius portàtils amb tecnologia UWB poden localitzar i col·locar diverses peces amb més precisió; la construcció d'un sistema de gestió que integri la tecnologia UWB en la gestió de magatzems pot supervisar amb precisió tot tipus de materials i personal als magatzems en temps real, i aconseguir el control d'inventari, la gestió de personal i, alhora, també aconseguir una rotació de materials no tripulada eficient i sense errors mitjançant equips AGV, cosa que pot millorar considerablement l'eficiència de la producció.
A més, el salt mil·limètric de la UWB també pot obrir noves aplicacions en el camp del transport ferroviari. Actualment, el sistema de control actiu del tren es basa principalment en el posicionament per satèl·lit per completar-se, tant per a l'entorn de túnels subterranis com per a edificis urbans alts, canyons i altres escenes, el posicionament per satèl·lit és propens a fallar. La tecnologia UWB en el posicionament i la navegació CBTC del tren, la columna en la prevenció de col·lisions i l'alerta primerenca de col·lisions, la parada precisa del tren, etc., poden proporcionar un suport tècnic més fiable per a la seguretat i el control del transport ferroviari. Actualment, aquest tipus d'aplicació a Europa i els Estats Units té casos d'aplicació dispersos.
Al mercat dels terminals C, la millora de la precisió UWB fins al nivell mil·limètric obrirà nous escenaris d'aplicació diferents de les claus digitals per a l'escena del vehicle. Per exemple, l'aparcament automàtic amb servei d'aparcament, el pagament automàtic, etc. Al mateix temps, basant-se en la tecnologia d'intel·ligència artificial, també es pot arribar a "aprendre" els patrons i hàbits de moviment de l'usuari i millorar el rendiment de la tecnologia de conducció automàtica.
En el camp de l'electrònica de consum, la UWB pot convertir-se en la tecnologia estàndard per a telèfons intel·ligents sota l'onada d'interacció cotxe-màquina de les claus digitals del cotxe. A més d'obrir un espai d'aplicació més ampli per al posicionament i la cerca de productes, la millora de la precisió de la UWB també pot obrir un nou espai d'aplicació per a escenaris d'interacció d'equips. Per exemple, l'abast precís de la UWB pot controlar amb precisió la distància entre dispositius, ajustar la construcció de l'escena de realitat augmentada, per al joc, l'àudio i el vídeo per oferir una millor experiència sensorial.
Data de publicació: 04-09-2023