Оригинал: Ulink Media
Автор: 旸谷
Наскоро холандската компания за полупроводници NXP, в сътрудничество с немската компания Lateration XYZ, придоби способността да постига позициониране с милиметрова прецизност на други UWB елементи и устройства, използвайки ултрашироколентова технология. Това ново решение носи нови възможности за различни сценарии на приложения, които изискват прецизно позициониране и проследяване, отбелязвайки съществен напредък в историята на развитието на UWB технологията.
Всъщност, настоящата UWB точност до сантиметрово ниво в областта на позиционирането се постига бързо, а по-високата цена на хардуера също създава главоболия на потребителите и доставчиците на решения относно това как да решат трудностите, свързани с разходите и внедряването. В този момент необходимо ли е „преминаване“ към милиметрово ниво? И какви пазарни възможности ще донесе UWB на милиметрово ниво?
Защо е труднодостъпен милиметров UWB?
Като високопрецизен, точен и сигурен метод за позициониране и определяне на разстояние, UWB позиционирането на закрито теоретично може да достигне милиметрова или дори микрометрова точност, но в реалното приложение то остава на сантиметрово ниво за дълго време, главно поради следните фактори, които влияят върху действителната точност на UWB позиционирането:
1. Влиянието на режима на разполагане на сензорите върху точността на позициониране
В действителния процес на определяне на точността на позициониране, увеличаването на броя на сензорите означава увеличаване на излишната информация, а богатата на излишна информация може допълнително да намали грешката при позициониране. Точността на позициониране обаче не се увеличава с най-добрите сензори и когато броят им се увеличи до определен брой, приносът към точността на позициониране не е голям с увеличаването на броя им. А увеличаването на броя на сензорите означава увеличаване на цената на оборудването. Следователно, фокусът на изследванията върху влиянието на разполагането на сензори върху точността на позициониране е как да се намери баланс между броя на сензорите и точността на позициониране и по този начин разумното им разполагане.
2. Влияние на многопътния ефект
UWB ултрашироколентовите позициониращи сигнали се отразяват и пречупват от околната среда, като стени, стъкло и вътрешни обекти, като например настолни компютри, по време на процеса на разпространение, което води до многопътни ефекти. Сигналът се променя по закъснение, амплитуда и фаза, което води до затихване на енергията и намаляване на съотношението сигнал/шум. Това води до факта, че първият достигнат сигнал не е директен, причинявайки грешки в определянето на обхвата и намаляване на точността на позициониране. Следователно, ефективното потискане на многопътния ефект може да подобри точността на позициониране, а настоящите методи за потискане на многопътността включват главно техники за MUSIC, ESPRIT и откриване на ръбове.
3. Въздействие на NLOS
Разпространението на сигнала по линията на видимост (LOS) е първото и необходимо условие за осигуряване на точността на резултатите от измерването на сигнала. Когато условията между мобилната цел за позициониране и базовата станция не могат да бъдат изпълнени, разпространението на сигнала може да се осъществи само при условия извън линията на видимост, като например пречупване и дифракция. В този случай времето на първия пристигнал импулс не представлява реалната стойност на TOA, а посоката на първия пристигнал импулс не е реалната стойност на AOA, което ще доведе до известна грешка в позиционирането. Понастоящем основните методи за елиминиране на грешката извън линията на видимост са методът на Уайли и методът за елиминиране на корелацията.
4. Влиянието на човешкото тяло върху точността на позициониране
Основният компонент на човешкото тяло е водата, която има силен абсорбционен ефект върху UWB безжичния импулсен сигнал, което води до затихване на силата на сигнала, отклонение в информацията за обхват и влияе върху крайния ефект на позициониране.
5. Въздействие на отслабването на проникването на сигнала
Всяко проникване на сигнала през стени и други обекти ще бъде отслабено, UWB не е изключение. Когато UWB позиционирането проникне през обикновена тухлена стена, сигналът ще бъде отслабен с около половината. Промените във времето за предаване на сигнала, дължащи се на проникване през стената, също ще повлияят на точността на позициониране.
Поради човешкото тяло, проникването на сигнала, предизвикано от точността на удара, е трудно за заобикаляне. NXP и немската компания LaterationXYZ ще подобрят UWB технологията чрез иновативни решения за оформление на сензорите. Все още не е имало конкретни иновативни резултати. Мога само да бъда освободен от официалния уебсайт на NXP в минали технически статии, за да направя съответните спекулации.
Що се отнася до мотивацията за подобряване на точността на UWB, смятам, че това е преди всичко NXP, като водещ световен играч в областта на UWB, който се справя с настоящите местни производители на мащабни иновации в ситуацията на пробив и техническа защита. В крайна сметка, настоящата UWB технология все още е в бурен етап на развитие и съответните разходи, приложение и мащаб все още не са стабилизирани. В този момент местните производители са по-загрижени за това UWB продуктите да се пуснат и разпространят възможно най-скоро, за да завладеят пазара, и нямат време да се грижат за точността на UWB, за да подобрят иновациите. NXP, като един от водещите играчи в областта на UWB, разполага с цялостна продуктова екосистема, както и с дългогодишен опит в дълбокото използване на натрупания технически потенциал, което я прави по-удобна за внедряване на UWB иновации.
Второ, NXP, този път към милиметрово UWB, също вижда безкрайния потенциал на бъдещото развитие на UWB и е убедена, че подобряването на прецизността ще донесе нови приложения на пазара.
Според мен, предимствата на UWB ще продължат да се подобряват с развитието на 5G „новата инфраструктура“ и ще разширят допълнително своите стойностни координати в процеса на индустриално модернизиране на 5G интелигентното овластяване.
Преди това, в 2G/3G/4G мрежите, сценариите за мобилно позициониране бяха фокусирани главно върху спешни повиквания, легален достъп до местоположение и други приложения, но изискванията за точност на позициониране не бяха високи, базирани на груба точност на позициониране на Cell ID от десетки до стотици метри. Докато 5G използва нови методи за кодиране, сливане на лъчи, широкомащабни антенни решетки, милиметров вълнов спектър и други технологии, неговата технология за голяма честотна лента и антенни решетки осигуряват основата за високопрецизно измерване на разстояния и високопрецизно измерване на ъгли. Следователно, още един кръг от UWB спринт в областта на точността е подкрепен от съответния ерален опит, технологична основа и достатъчни перспективи за приложение, и този UWB спринт за точност може да се разглежда като предварителна подготовка за посрещане на надграждането на цифровия интелект.
Какви пазари ще отвори Millimetre UW?
В момента пазарното разпределение на UWB се характеризира главно с дисперсия в B-края и концентрация в C-края. В приложението, B-краят има повече случаи на употреба, а C-краят има по-изобретателно пространство за извличане на резултати. Според мен тази иновация, фокусирана върху производителността на позиционирането, консолидира предимствата на UWB при прецизно позициониране, което не само носи пробиви в производителността за съществуващи приложения, но и създава възможности за UWB да отвори нови пространства за приложения.
На пазара от B-края, за паркове, фабрики, предприятия и други сценарии, безжичната среда на специфичната област е относително сигурна и точността на позициониране може да бъде постоянно гарантирана, като същевременно такива сцени поддържат стабилно търсене на точно възприятие за позициониране или скоро ще се превърнат в UWB на милиметрово ниво, насочени към предимството на пазара.
В минния сектор, с напредъка на интелигентното строителство на мини, решението за сливане на "5G+UWB позициониране" може да накара интелигентната минна система да завърши позиционирането си за много кратко време, да постигне перфектната комбинация от прецизно позициониране и ниска консумация на енергия, както и да реализира характеристиките на висока прецизност, голям капацитет и дълго време на готовност и др. В същото време, въз основа на управлението на безопасността на мината, то може да се използва за гарантиране на безопасността на мината и управлението на безопасността на мината. В същото време, въз основа на голямото търсене на управление на безопасността на мините, UWB ще се използва и за ежедневно управление на персонала и автомобилните линии. В момента страната има около 4000 въглищни мини, а средното търсене на базова станция на всяка въглищна мина е около 100, от което може да се изчисли, че общото търсене на базови станции на въглищни мини е около 400 000, общият брой на миньорите е около 4 милиона души, а според етикета 1 човек на 1 търсенето на UWB етикети е около 4 милиона. Според настоящия краен потребител, който купува на единна пазарна цена, пазарът на въглища на пазара на хардуер за UWB "базова станция + етикет" е около 4 милиарда в производствена стойност.
В минното дело и подобни сценарии с висок риск, както и в добива на петрол, електроцентралите, химическите заводи и др., нуждите от управление на безопасността за точност на позициониране са по-високи, а подобрението на точността на позициониране с UWB до милиметрово ниво ще помогне за консолидиране на предимствата му в такива области.
В промишленото производство, складирането и логистиката, UWB се е превърнал в инструмент за намаляване на разходите и ефективност. Работниците, използващи преносими устройства с UWB технология, могат по-точно да локализират и поставят различни части; изграждането на система за управление, интегрираща UWB технологията в управлението на склада, може точно да следи всички видове материали и персонал в складовете в реално време и да постигне контрол на инвентара, управление на персонала и същевременно ефективно и безгрешно безпилотно оборота на материали чрез AGV оборудване, което може значително да подобри ефективността на производството.
Освен това, милиметровият скок на UWB може да отвори нови приложения в областта на железопътния транспорт. В момента активната система за управление на влаковете разчита главно на сателитно позициониране, за да завърши работата си. В подземни тунели, както и в градски високи сгради, каньони и други сцени, сателитното позициониране е склонно към неуспехи. UWB технологията в CBTC позиционирането и навигацията на влаковете, избягването на сблъсъци и ранното предупреждение за сблъсъци, прецизното спиране на влаковете и др. може да осигури по-надеждна техническа поддръжка за безопасността и контрола на железопътния транспорт. В момента този вид приложение в Европа и Съединените щати има разпръснати случаи на приложение.
На пазара на C-терминали, подобрението на прецизността до милиметрово ниво чрез UWB ще отвори нови сценарии за приложения, различни от цифровите ключове, за автомобилната сцена. Например, автоматично паркиране с камериер, автоматично плащане и т.н. В същото време, базирано на технология за изкуствен интелект, може да се „научи“ моделът на движение и навиците на потребителя и да се подобри производителността на технологията за автоматично шофиране.
В областта на потребителската електроника, UWB може да се превърне в стандартна технология за смартфони под вълната на взаимодействието между автомобили и машини чрез цифрови ключове за автомобили. В допълнение към отварянето на по-широко пространство за приложение за позициониране и търсене на продукти, подобрението на точността на UWB може да отвори и ново пространство за приложение за сценарии за взаимодействие с оборудване. Например, точният обхват на UWB може точно да контролира разстоянието между устройствата, да регулира конструкцията на сцената с добавена реалност, за да осигури по-добро сензорно изживяване при игра, аудио и видео.
Време на публикуване: 04 септември 2023 г.