Alkuperäinen: Ulink Media
Kirjoittaja: 旸谷
Hiljattain hollantilainen puolijohdeyritys NXP on yhteistyössä saksalaisen Lateration XYZ -yrityksen kanssa saavuttanut kyvyn paikantaa muita UWB-esineitä ja -laitteita millimetritasolla ultralaajakaistateknologian avulla. Tämä uusi ratkaisu tuo uusia mahdollisuuksia erilaisiin sovellustilanteisiin, jotka vaativat tarkkaa paikannusta ja seurantaa, mikä on olennainen edistysaskel UWB-teknologian kehityksen historiassa.
Itse asiassa nykyinen senttimetritason UWB-tarkkuus paikannuksen alalla on saavutettu nopeasti, ja laitteiston korkeammat kustannukset aiheuttavat käyttäjille ja ratkaisujen tarjoajille myös päänvaivaa kustannus- ja käyttöönottovaikeuksien ratkaisemisessa. Onko millimetritason "siirtyminen" tarpeen tässä vaiheessa? Ja mitä markkinamahdollisuuksia millimetritason UWB tuo?
Miksi millimetrimittakaavan UWB-aluetta on vaikea saavuttaa?
Tarkkana, täsmällisenä ja turvallisena paikannus- ja etäisyysmittausmenetelmänä UWB-sisätiloissa tapahtuva paikannus voi teoriassa saavuttaa millimetrin tai jopa mikrometrin tarkkuuden, mutta käytännössä se on pysynyt senttimetritasolla pitkään, pääasiassa seuraavien UWB-paikannuksen todelliseen tarkkuuteen vaikuttavien tekijöiden vuoksi:
1. Anturin käyttöönottotavan vaikutus paikannustarkkuuteen
Varsinaisessa paikannustarkkuuden ratkaisuprosessissa antureiden määrän kasvu tarkoittaa redundanttien tietojen määrän kasvua, ja runsas redundanttien tietojen määrä voi edelleen vähentää paikannusvirhettä. Paikannustarkkuus ei kuitenkaan parane parhailla antureilla, ja kun antureiden määrää lisätään tiettyyn määrään, paikannustarkkuuden vaikutus ei ole suuri antureiden määrän kasvaessa. Ja antureiden määrän kasvu tarkoittaa laitteiden kustannusten nousua. Siksi anturien määrän ja paikannustarkkuuden välisen tasapainon löytäminen ja siten UWB-antureiden kohtuullinen käyttöönotto on tutkimuksen keskipisteenä antureiden käyttöönoton vaikutuksesta paikannustarkkuuteen.
2. Monitievaikutuksen vaikutus
UWB-ultralaajakaistaiset paikannussignaalit heijastuvat ja taittuvat ympäröivästä ympäristöstä, kuten seinistä, lasista ja sisätiloissa olevista esineistä, kuten työpöydistä, etenemisprosessin aikana, mikä johtaa monitieefekteihin. Signaalin viive, amplitudi ja vaihe muuttuvat, mikä johtaa energian vaimenemiseen ja signaali-kohinasuhteen heikkenemiseen. Tämä johtaa siihen, että ensimmäinen saavutettu signaali ei ole suora, mikä aiheuttaa etäisyysvirheitä ja paikannustarkkuuden heikkenemistä. Siksi monitieefektin tehokas vaimennus voi parantaa paikannustarkkuutta, ja nykyisiä monitieefektin vaimennusmenetelmiä ovat pääasiassa MUSIC-, ESPRIT- ja reunantunnistustekniikat.
3. NLOS:n vaikutus
Näkölinjan läpi eteneminen (LOS) on ensimmäinen ja edellytys signaalin mittaustulosten tarkkuuden varmistamiseksi. Kun liikkuvan paikannuskohteen ja tukiaseman välisiä ehtoja ei voida täyttää, signaalin eteneminen voi tapahtua vain näkölinjan ulkopuolella, kuten taittumisen ja diffraktion vuoksi. Tällöin ensimmäisen saapuvan pulssin aika ei edusta TOA:n todellista arvoa, eikä ensimmäisen saapuvan pulssin suunta vastaa AOA:n todellista arvoa, mikä aiheuttaa tietyn paikannusvirheen. Tällä hetkellä tärkeimmät menetelmät näkölinjan ulkopuolella tapahtuvan virheen poistamiseksi ovat Wylie-menetelmä ja korrelaation eliminointimenetelmä.
4. Ihmiskehon vaikutus paikannustarkkuuteen
Ihmiskehon pääkomponentti on vesi. UWB-langattoman pulssisignaalin vedellä on voimakas absorptiovaikutus, mikä johtaa signaalin voimakkuuden vaimenemiseen, tiedon vaihteluun ja vaikuttaa lopulliseen paikannusvaikutukseen.
5. Signaalin läpäisyn heikkenemisen vaikutus
Kaikki signaalin läpäisy seinien ja muiden kohteiden läpi heikkenee, eikä UWB ole poikkeus. Kun UWB-paikannus lävistää tavallisen tiiliseinän, signaali heikkenee noin puolella. Seinän läpäisyn aiheuttamat signaalin lähetysajan muutokset vaikuttavat myös paikannustarkkuuteen.
Ihmiskehon vuoksi iskun tarkkuuden aiheuttamaa signaalin läpäisykykyä on vaikea kiertää. NXP ja saksalainen LaterationXYZ-yritys kehittävät innovatiivisia anturiratkaisuja UWB-teknologian parantamiseksi. Innovatiivisia tuloksia ei ole vielä esitelty erikseen. Voin vain julkaista NXP:n virallisten verkkosivujen aiemmat tekniset artikkelit asiaankuuluvien spekulaatioiden tekemiseksi.
Mitä tulee motivaatioon parantaa UWB:n tarkkuutta, uskon, että tämä on ennen kaikkea NXP:n, maailman johtavan UWB-toimijan, kyky toimia nykyisten kotimaisten laajamittaisten innovaatioiden valmistajien kanssa läpimurtotilanteessa ja teknisessä puolustuksessa. Loppujen lopuksi nykyinen UWB-teknologia on vielä kehityksen kukoistavassa vaiheessa, eivätkä vastaavat kustannukset, käyttökohteet ja mittakaava ole vielä vakiintuneet. Tällä hetkellä kotimaiset valmistajat ovat enemmän huolissaan UWB-tuotteiden mahdollisimman nopeasta leviämisestä ja markkinoiden valloittamisesta, eikä heillä ole aikaa huolehtia UWB-tarkkuudesta innovaatioiden parantamiseksi. NXP:llä, yhtenä UWB-alan johtavista toimijoista, on täydellinen tuoteekosysteemi sekä monien vuosien syvällinen kertynyt tekninen vahvuus, mikä tekee UWB-innovaatioiden toteuttamisesta mukavampaa.
Toiseksi, NXP, joka tällä kertaa tähtää millimetritason UWB:hen, näkee myös UWB:n tulevan kehityksen äärettömän potentiaalin ja on vakuuttunut siitä, että tarkkuuden parantaminen tuo markkinoille uusia sovelluksia.
Mielestäni UWB:n hyödyt paranevat edelleen 5G:n "uuden infrastruktuurin" kehittyessä ja laajentavat sen arvokoordinaatteja entisestään 5G:n älykkään voimaannuttamisen teollisen päivitysprosessin aikana.
Aiemmin 2G/3G/4G-verkoissa mobiilipaikannusskenaariot keskittyivät pääasiassa hätäpuheluihin, lailliseen paikannukseen ja muihin sovelluksiin. Paikannustarkkuusvaatimukset eivät ole korkeat, sillä Cell ID:n karkean paikannustarkkuuden perusteella paikannustarkkuus voi vaihdella kymmenistä metreistä satoihin metreihin. Vaikka 5G käyttää uusia koodausmenetelmiä, säteiden fuusiointia, laaja-alaisia antenniryhmiä, millimetriaaltospektriä ja muita teknologioita, sen suuri kaistanleveys ja antenniryhmäteknologia tarjoavat perustan erittäin tarkalle etäisyyden ja kulman mittaamiselle. Siksi uutta UWB-tarkkuussprinttiä tarkkuuden alalla tukevat vastaava aikakauden tausta, teknologinen perusta ja riittävät sovellusnäkymät, ja tätä UWB-tarkkuussprinttiä voidaan pitää digitaalisen älykkyyden päivityksen esiasetteluna.
Mitä markkinoita Millimetre UW avaa?
Tällä hetkellä UWB:n markkinajakauma on pääasiassa B-pään hajanaista ja C-pään keskittynyttä. Sovelluksessa B-päällä on enemmän käyttötapauksia, ja C-päällä on enemmän mielikuvituksellista tilaa suorituskyvyn louhintaan. Mielestäni tämä paikannuksen suorituskykyyn keskittyvä innovaatio vahvistaa UWB:n etuja tarkassa paikannuksessa, mikä ei ainoastaan tuo suorituskyvyn läpimurtoja olemassa oleviin sovelluksiin, vaan myös luo UWB:lle mahdollisuuksia avata uusia sovellusalueita.
B-pään markkinoilla, puistoissa, tehtaissa, yrityksissä ja muissa tilanteissa, sen tietyn alueen langaton ympäristö on suhteellisen varma ja paikannustarkkuus voidaan taata johdonmukaisesti, kun taas tällaiset kohtaukset ylläpitävät myös vakaata kysyntää tarkalle paikannuksen havaitsemiselle tai millimetritason UWB:stä tulee pian markkinoiden etu.
Kaivostoiminnassa älykkään kaivosrakentamisen kehittyessä "5G+UWB-paikannuksen" fuusioratkaisu voi mahdollistaa älykkään kaivosjärjestelmän täydellisen paikannuksen erittäin lyhyessä ajassa, saavuttaa täydellisen yhdistelmän tarkkaa paikannusta ja pientä virrankulutusta sekä toteuttaa korkean tarkkuuden, suuren kapasiteetin ja pitkän valmiusajan ominaisuudet jne. Samalla, kaivoksen turvallisuusjohtamisen perusteella, sitä voidaan käyttää kaivoksen turvallisuuden ja kaivoksen turvallisuusjohtamisen varmistamiseen. Samalla, kaivoksen turvallisuusjohtamisen kovan kysynnän perusteella, UWB:tä käytetään myös henkilöstön päivittäisessä hallinnassa ja ajoneuvojen seurannassa. Tällä hetkellä maassa on tietyn kokoisia hiilikaivoksia noin 4000, ja keskimääräinen kysyntä kullakin hiilikaivoksen tukiasemalla on noin 100, minkä perusteella voidaan arvioida, että hiilikaivoksen tukiasemien kokonaiskysyntä on noin 400 000, hiilikaivostyöläisten kokonaismäärä noin 4 miljoonaa ihmistä ja 1 henkilö 1 -merkinnän mukaan UWB-tunnisteiden kysyntä on noin 4 miljoonaa. Nykyisen loppukäyttäjän mukaan yhden markkinahinnan ostamiseksi UWB:n "tukiaseman + tagin" laitteistomarkkinoiden hiilimarkkinat ovat noin 4 miljardia tuotosarvoa.
Kaivos- ja kaivostoiminnan samankaltaisissa korkean riskin skenaarioissa sekä öljynporauksessa, voimalaitoksissa, kemiantehtaissa jne. turvallisuuden hallinnan paikannustarkkuusvaatimukset ovat korkeammat. UWB-paikannustarkkuuden parantaminen millimetritasolle auttaa vahvistamaan sen etuja tällaisilla alueilla.
Teollisuuden valmistuksessa, varastoinnissa ja logistiikassa UWB:stä on tullut kustannusten vähentämisen ja tehokkuuden työkalu. UWB-teknologiaa käyttävät kannettavia laitteita käyttävät työntekijät voivat paikantaa ja sijoittaa erilaisia osia tarkemmin. UWB-teknologiaa varastonhallintaan integroivan hallintajärjestelmän rakentaminen voi seurata tarkasti kaikenlaisia materiaaleja ja henkilöstöä varastoissa reaaliajassa sekä saavuttaa varastonhallinnan, henkilöstönhallinnan ja samalla tehokkaan ja virheettömän miehittämättömän materiaalinkierron AGV-laitteiden avulla, mikä voi parantaa huomattavasti tuotannon tehokkuutta.
Lisäksi UWB:n millimetriharppaus voi avata uusia sovelluksia rautatieliikenteen alalla. Tällä hetkellä junien aktiivinen ohjausjärjestelmä perustuu pääasiassa satelliittipaikannukseen, ja maanalaisissa tunneleissa sekä kaupunkien korkeissa rakennuksissa, kanjoneissa ja muissa paikoissa satelliittipaikannus on altis vikaantumiselle. Junien CBTC-paikannuksessa ja -navigoinnissa, törmäysten välttämisessä ja törmäysvaroituksessa, junien tarkassa pysäytyksessä jne. UWB-teknologia voi tarjota luotettavampaa teknistä tukea rautatieliikenteen turvallisuudelle ja valvonnalle. Tällä hetkellä tällaisia sovelluksia on Euroopassa ja Yhdysvalloissa hajanaisia.
C-terminaalimarkkinoilla UWB-tarkkuuden millimetritasolle parantaminen avaa uusia sovellusmahdollisuuksia ajoneuvojen digitaalisten avainten lisäksi. Esimerkiksi automaattinen pysäköintipalvelu, automaattinen maksaminen ja niin edelleen. Samalla tekoälyteknologian avulla voidaan myös "oppia" käyttäjän liikkumismalleja ja -tapoja ja parantaa automaattisen ajoteknologian suorituskykyä.
Kulutuselektroniikan alalla UWB:stä voi tulla älypuhelinten standarditeknologia digitaalisten autonavainten myötä. Sen lisäksi, että UWB:n tarkkuuden parantuminen avaa laajemman sovellusalueen tuotteiden paikannukseen ja hakuun, se voi myös avata uusia sovellusalueita laitteiden vuorovaikutusskenaarioille. Esimerkiksi UWB:n tarkka kantama voi tarkasti hallita laitteiden välistä etäisyyttä, säätää lisätyn todellisuuden kohtauksen rakennetta sekä parantaa pelien, äänen ja videon aistikokemusta.
Julkaisun aika: 04.09.2023