Orixinal: Ulink Media
Autor: 旸谷
Recentemente, a empresa neerlandesa de semicondutores NXP, en colaboración coa empresa alemá Lateration XYZ, obtivo a capacidade de lograr un posicionamento de precisión milimétrica doutros elementos e dispositivos UWB mediante tecnoloxía de banda ultraancha. Esta nova solución achega novas posibilidades para diversos escenarios de aplicación que requiren un posicionamento e un seguimento precisos, o que supón un avance esencial na historia do desenvolvemento da tecnoloxía UWB.
De feito, a precisión actual da UWB a nivel de centímetros no campo do posicionamento conseguiuse rapidamente, e o maior custo do hardware tamén lles dá dores de cabeza aos usuarios e aos provedores de solucións sobre como resolver as dificultades de custo e despregamento. Neste momento, é necesario "avanzar" ata o nivel milimétrico? E que oportunidades de mercado traerá a UWB a nivel milimétrico?
Por que é difícil alcanzar a UWB a escala milimétrica?
Como método de posicionamento e medición de distancia de alta precisión, exactitude e seguridade, o posicionamento UWB en interiores pode alcanzar teoricamente unha precisión milimétrica ou incluso micrométrica, pero na súa implementación real mantívose no nivel do centímetro durante moito tempo, principalmente debido aos seguintes factores que afectan á precisión real do posicionamento UWB:
1. O impacto do modo de despregamento do sensor na precisión do posicionamento
No proceso real de resolución de problemas de precisión de posicionamento, o aumento no número de sensores supón un aumento da información redundante, e a rica información redundante pode reducir aínda máis o erro de posicionamento. Non obstante, a precisión de posicionamento non aumenta cos mellores sensores e, cando o número de sensores se incrementa a un certo número, a contribución á precisión de posicionamento non é grande co aumento dos sensores. E o aumento no número de sensores supón un aumento do custo do equipo. Polo tanto, o foco da investigación sobre o impacto do despregamento de sensores na precisión de posicionamento é como atopar un equilibrio entre o número de sensores e a precisión de posicionamento, e polo tanto un despregamento razoable de sensores UWB.
2. Influencia do efecto de traxectoria múltiple
Os sinais de posicionamento de banda ultraancha UWB reflíctense e refractan no ambiente circundante, como paredes, vidro e obxectos interiores como escritorios, durante o proceso de propagación, o que resulta en efectos de traxectoria múltiple. O sinal cambia en retardo, amplitude e fase, o que resulta nunha atenuación de enerxía e unha diminución da relación sinal-ruído, o que leva a que o primeiro sinal alcanzado non sexa directo, causando erros de medición de distancia e unha diminución da precisión do posicionamento. Polo tanto, a supresión eficaz do efecto de traxectoria múltiple pode mellorar a precisión do posicionamento, e os métodos actuais para suprimir a traxectoria múltiple inclúen principalmente MUSIC, ESPRIT e técnicas de detección de bordos.
3. Impacto da NLOS
A propagación na liña de visión (LOS) é o primeiro e un requisito previo para garantir a precisión dos resultados da medición do sinal. Cando non se poden cumprir as condicións entre o obxectivo de posicionamento móbil e a estación base, a propagación do sinal só se pode completar en condicións que non estean na liña de visión, como a refracción e a difracción. Neste momento, o momento do primeiro pulso de chegada non representa o valor real de TOA e a dirección do primeiro pulso de chegada non é o valor real de AOA, o que provocará un certo erro de posicionamento. Na actualidade, os principais métodos para eliminar o erro que non estea na liña de visión son o método de Wylie e o método de eliminación de correlación.
4. O impacto do corpo humano na precisión do posicionamento
O compoñente principal do corpo humano é a auga. A auga no sinal de pulso inalámbrico UWB ten un forte efecto de absorción, o que resulta nunha atenuación da intensidade do sinal, unha desviación da información de alcance e afecta o efecto de posicionamento final.
5. Impacto do debilitamento da penetración do sinal
Calquera penetración de sinal a través de paredes e outras entidades debilitarase, e a UWB non é unha excepción. Cando o posicionamento UWB penetra nunha parede de ladrillo ordinaria, o sinal debilitarase aproximadamente á metade. Os cambios no tempo de transmisión do sinal debido á penetración na parede tamén afectarán á precisión do posicionamento.
Debido ao corpo humano, a penetración do sinal provocada pola precisión do impacto é difícil de evitar. NXP e a empresa alemá LaterationXYZ utilizarán solucións innovadoras de deseño de sensores para mellorar a tecnoloxía UWB. Non se mostrou ningunha mostra específica de resultados innovadores. Só podo facer especulacións relevantes nos artigos técnicos anteriores do sitio web oficial de NXP.
En canto á motivación para mellorar a precisión da UWB, creo que isto débese, en primeiro lugar, a NXP, como o principal actor mundial da UWB, para facer fronte aos actuais fabricantes nacionais de innovación a grande escala na situación de ruptura e defensa técnica. Despois de todo, a tecnoloxía UWB actual aínda está nunha fase de desenvolvemento en auxe, e o custo, a aplicación e a escala correspondentes aínda non se estabilizaron. Neste momento, os fabricantes nacionais están máis preocupados por que os produtos UWB cheguen e se difundan canto antes, para capturar o mercado, e non teñen tempo para preocuparse pola precisión da UWB para mellorar a innovación. NXP, como un dos principais actores no campo da UWB, ten un ecosistema de produtos completo, así como moitos anos de profunda labranza da forza técnica acumulada, máis cómodo para levar a cabo a innovación UWB.
En segundo lugar, NXP, esta vez cara á UWB a nivel milimétrico, tamén ve o potencial infinito do desenvolvemento futuro da UWB e está convencida de que a mellora da precisión traerá novas aplicacións ao mercado.
Na miña opinión, as vantaxes da UWB seguirán mellorando co avance da "nova infraestrutura" 5G e ampliarán aínda máis as súas coordenadas de valor no proceso de modernización industrial da capacitación intelixente 5G.
Anteriormente, na rede 2G/3G/4G, os escenarios de posicionamento móbil centrábanse principalmente en chamadas de emerxencia, acceso legal á localización e outras aplicacións, pero os requisitos de precisión do posicionamento non eran elevados, baseándose na precisión do posicionamento aproximado da identificación de cela de decenas de metros a centos de metros. Aínda que o 5G utiliza novos métodos de codificación, fusión de feixes, conxuntos de antenas a grande escala, espectro de ondas milimétricas e outras tecnoloxías, o seu gran ancho de banda e a tecnoloxía de conxuntos de antenas proporcionan a base para a medición de distancias de alta precisión e a medición de ángulos de alta precisión. Polo tanto, outra rolda de sprint UWB no campo da precisión está respaldada polos antecedentes da era correspondente, a base tecnolóxica e as suficientes perspectivas de aplicación, e este sprint de precisión UWB pode considerarse como un pre-deseño para cumprir coa actualización da intelixencia dixital.
Que mercados abrirá Millimetre UW?
Actualmente, a distribución de mercado da UWB caracterízase principalmente pola dispersión do extremo B e a concentración do extremo C. Na aplicación, o extremo B ten máis casos de uso e o extremo C ten máis espazo imaxinativo para a minería de rendemento. Na miña opinión, esta innovación centrada no rendemento do posicionamento consolida as vantaxes da UWB no posicionamento preciso, o que non só trae avances no rendemento para as aplicacións existentes, senón que tamén crea oportunidades para que a UWB abra un novo espazo de aplicacións.
No mercado de extremo B, para parques, fábricas, empresas e outros escenarios, o ambiente inalámbrico da súa área específica é relativamente certo e a precisión do posicionamento pode garantirse de forma consistente, mentres que tales escenas tamén manteñen unha demanda estable de percepción de posicionamento precisa ou converteranse nun UWB de nivel milimétrico que pronto terá como obxectivo a vantaxe do mercado.
No escenario mineiro, co avance da construción intelixente de minas, a solución de fusión de "posicionamento 5G+UWB" pode facer que o sistema de minería intelixente complete o posicionamento nun tempo moi curto, acadando a combinación perfecta de posicionamento preciso e baixo consumo de enerxía, e realizando as características de alta precisión, gran capacidade e longo tempo de espera, etc. Ao mesmo tempo, baseándose na xestión da seguridade da mina, pódese usar para garantir a seguridade da mina e a xestión da seguridade da mina. Ao mesmo tempo, baseándose na forte demanda de xestión da seguridade nas minas, a UWB tamén se usará na xestión diaria de persoal e na pista de vehículos. Na actualidade, o país ten unha certa escala de minas de carbón duns 4000, e a demanda media da estación base de cada mina de carbón é duns 100, do cal pódese estimar que a demanda total de estacións base de minas de carbón é duns 400.000, o número total de mineiros de carbón duns 4 millóns de persoas, segundo 1 persoa 1 etiqueta, a demanda de etiquetas UWB duns 4 millóns. Segundo o usuario final actual para mercar un prezo único de mercado, o mercado do carbón no mercado de hardware UWB "estación base + etiqueta" é duns 4.000 millóns en valor de produción.
A minería e a minería en escenarios de alto risco similares e a extracción de petróleo, centrais eléctricas, plantas químicas, etc., as necesidades de xestión da seguridade para os requisitos de precisión de posicionamento son maiores, a precisión de posicionamento UWB ata a mellora do nivel milimétrico axudará a consolidar as súas vantaxes nestas áreas.
Nos escenarios de fabricación industrial, almacenamento e loxística, a UWB converteuse nunha ferramenta para a redución de custos e a eficiencia. Os traballadores que usan dispositivos portátiles con tecnoloxía UWB poden localizar e colocar con maior precisión varias pezas; a construción dun sistema de xestión que integre a tecnoloxía UWB na xestión de almacéns pode supervisar con precisión todo tipo de materiais e persoal nos almacéns en tempo real e lograr o control de inventario, a xestión de persoal e, ao mesmo tempo, tamén lograr unha rotación de materiais non tripulada eficiente e sen erros a través de equipos AGV, o que pode mellorar considerablemente a eficiencia da produción.
Ademais, o salto milimétrico da UWB tamén pode abrir novas aplicacións no campo do transporte ferroviario. Actualmente, o sistema de control activo do tren baséase principalmente no posicionamento por satélite para completarse, tanto para o ambiente de túneles subterráneos como para edificios urbanos altos, canóns e outras escenas, o posicionamento por satélite é propenso a fallar. A tecnoloxía UWB no posicionamento e navegación CBTC do tren, columna para evitar colisións e alerta temperá de colisións, parada precisa do tren, etc., pode proporcionar un soporte técnico máis fiable para a seguridade e o control do transporte ferroviario. Na actualidade, este tipo de aplicación en Europa e nos Estados Unidos ten casos de aplicación dispersos.
No mercado dos terminais C, a mellora da precisión UWB a nivel milimétrico abrirá novos escenarios de aplicación ademais das chaves dixitais para a escena do vehículo. Por exemplo, o aparcadoiro automático con servizo de valet, o pago automático, etc. Ao mesmo tempo, baseándose na tecnoloxía de intelixencia artificial, tamén se poden chegar a "aprender" os patróns e hábitos de movemento do usuario e mellorar o rendemento da tecnoloxía de condución automática.
No campo da electrónica de consumo, a UWB pode converterse na tecnoloxía estándar para os teléfonos intelixentes baixo a onda de interacción entre coches e máquinas das chaves dixitais para coches. Ademais de abrir un espazo de aplicación máis amplo para o posicionamento e a busca de produtos, a mellora da precisión da UWB tamén pode abrir un novo espazo de aplicación para escenarios de interacción de equipos. Por exemplo, o alcance preciso da UWB pode controlar con precisión a distancia entre os dispositivos, axustar a construción da escena de realidade aumentada para xogos, audio e vídeo para ofrecer unha mellor experiencia sensorial.
Data de publicación: 04-09-2023