Original: Ulink Media
Forfatter: 旸谷
Nylig har det nederlandske halvlederselskapet NXP, i samarbeid med det tyske selskapet Lateration XYZ, fått muligheten til å oppnå millimeterpresisjonsposisjonering av andre UWB-elementer og -enheter ved hjelp av ultrabredbåndsteknologi. Denne nye løsningen gir nye muligheter for ulike applikasjonsscenarier som krever presis posisjonering og sporing, og markerer et viktig fremskritt i historien til UWB-teknologiutvikling.
Faktisk har dagens UWB-nøyaktighet på centimeternivå innen posisjonering blitt gjort raskt, og de høyere kostnadene for maskinvare gir også brukere og løsningsleverandører hodebry når det gjelder hvordan de skal løse kostnads- og distribusjonsvanskene. Er det nødvendig å "rulle" til millimeternivå på dette tidspunktet? Og hvilke markedsmuligheter vil UWB på millimeternivå bringe?
Hvorfor er UWB på millimeterskala vanskelig å nå?
Som en svært presis, nøyaktig og sikkerhetsbasert posisjonerings- og avstandsmålingsmetode kan UWB innendørs posisjonering teoretisk sett oppnå millimeter- eller til og med mikrometernøyaktighet, men i faktisk bruk har den holdt seg på centimeternivå i lang tid, hovedsakelig på grunn av følgende faktorer som påvirker den faktiske nøyaktigheten til UWB-posisjonering:
1. Virkningen av sensorens utplasseringsmodus på posisjoneringsnøyaktigheten
I selve prosessen med å løse posisjoneringsnøyaktigheten betyr økningen i antall sensorer økning av redundant informasjon, og den rike redundante informasjonen kan redusere posisjoneringsfeilen ytterligere. Posisjoneringsnøyaktigheten øker imidlertid ikke med de beste sensorene, og når antallet sensorer økes til et visst antall, er bidraget til posisjoneringsnøyaktigheten ikke stort med økningen av sensorer. Og økningen i antall sensorer betyr at kostnaden for utstyret øker. Derfor er hvordan man finner en balanse mellom antall sensorer og posisjoneringsnøyaktighet, og dermed rimelig utplassering av UWB-sensorer, fokus for forskning på effekten av sensorutplassering på posisjoneringsnøyaktighet.
2. Påvirkning av flerveiseffekt
UWB ultrabredbåndsposisjoneringssignaler reflekteres og brytes av omgivelsene rundt, som vegger, glass og innendørs objekter som skrivebord, under forplantningsprosessen, noe som resulterer i flerveiseffekter. Signalets forsinkelse, amplitude og fase endres, noe som resulterer i energidemping og en reduksjon i signal-til-støy-forholdet. Dette fører til at det første signalet som nås ikke er direkte, noe som forårsaker avstandsfeil og en reduksjon i posisjoneringsnøyaktigheten. Derfor kan effektiv undertrykkelse av flerveiseffekten forbedre posisjoneringsnøyaktigheten, og de nåværende metodene for å undertrykke flerveiseffekter inkluderer hovedsakelig MUSIC, ESPRIT og kantdeteksjonsteknikker.
3. NLOS-påvirkning
Siktelinjeforplantning (LOS) er den første, og forutsetningen for å sikre nøyaktigheten av signalmålingsresultatene. Når betingelsene mellom det mobile posisjoneringsmålet og basestasjonen ikke kan oppfylles, kan signalforplantningen bare fullføres under forhold som ikke er i siktlinje, som refraksjon og diffraksjon. På dette tidspunktet representerer ikke tidspunktet for den første ankommende pulsen den reelle verdien av TOA, og retningen til den første ankommende pulsen er ikke den reelle verdien av AOA, noe som vil forårsake en viss posisjoneringsfeil. For tiden er de viktigste metodene for å eliminere ikke-siktlinjefeil Wylie-metoden og korrelasjonselimineringsmetoden.
4. Menneskekroppens innvirkning på posisjoneringsnøyaktighet
Hovedkomponenten i menneskekroppen er vann. Vann absorberer sterkt UWB-pulssignalet, noe som resulterer i demping av signalstyrken, avvik i avstandsinformasjonen og påvirker den endelige posisjoneringseffekten.
5. Virkning av svekkelse av signalpenetrasjon
Enhver signalgjennomtrengning gjennom vegger og andre enheter vil bli svekket, UWB er intet unntak. Når UWB-posisjonering trenger gjennom en vanlig murvegg, vil signalet bli svekket med omtrent halvparten. Endringer i signaloverføringstid på grunn av vegggjennomtrengning vil også påvirke posisjoneringsnøyaktigheten.
På grunn av menneskekroppen er signalpenetrasjon forårsaket av nøyaktigheten av støtet vanskelig å omgå. NXP og det tyske selskapet LaterationXYZ vil forbedre UWB-teknologien gjennom innovative sensorlayoutløsninger. Det har ikke vært noen spesifikk visning av innovative resultater. Jeg kan bare publisere tidligere tekniske artikler fra NXPs offisielle nettsted for å komme med relevante spekulasjoner.
Når det gjelder motivasjonen for å forbedre nøyaktigheten til UWB, tror jeg at dette først og fremst er NXP, som verdens ledende UWB-aktør, som skal håndtere de nåværende innenlandske produsentene av storskala innovasjon i utbruddssituasjoner og teknisk forsvar. Tross alt er den nåværende UWB-teknologien fortsatt i en blomstrende fase av utviklingen, og de tilsvarende kostnadene, anvendelsene og skalaene har ennå ikke stabilisert seg. På dette tidspunktet er innenlandske produsenter mer opptatt av at UWB-produkter skal lande og spres så snart som mulig, for å gripe markedet. De har ikke tid til å bry seg om UWB-nøyaktigheten for å forbedre innovasjonen. NXP, som en av de ledende aktørene innen UWB, har et komplett produktekosystem samt mange års dyp pløying av den akkumulerte tekniske styrken, noe som gjør det mer komfortabelt å gjennomføre UWB-innovasjonen.
For det andre ser NXP, denne gangen mot UWB på millimeternivå, også det uendelige potensialet i fremtidig utvikling av UWB og er overbevist om at forbedringen av presisjonen vil bringe nye applikasjoner til markedet.
Etter min mening vil fordelene ved UWB fortsette å forbedres med utviklingen av 5G "ny infrastruktur", og ytterligere utvide verdikoordinatene i prosessen med industriell oppgradering av 5G smart empowerment.
Tidligere, i 2G/3G/4G-nettverket, fokuserte mobile posisjoneringsscenarier hovedsakelig på nødanrop, lovlig lokasjonstilgang og andre applikasjoner. Kravene til posisjoneringsnøyaktighet er ikke høye, basert på grov posisjoneringsnøyaktighet for Cell ID fra titalls meter til hundrevis av meter. Mens 5G bruker nye kodingsmetoder, strålefusjon, storskala antennearrayer, millimeterbølgespektrum og andre teknologier, gir den store båndbredden og antennearrayerteknologien grunnlaget for høypresisjonsavstandsmåling og høypresisjonsvinkelmåling. Derfor støttes en ny runde med UWB-sprint innen nøyaktighetsfeltet av den tilsvarende æraens bakgrunn, teknologifundament og tilstrekkelige applikasjonsutsikter, og denne UWB-nøyaktighetssprinten kan betraktes som en forhåndsoppsett for å møte oppgraderingen av digital intelligens.
Hvilke markeder vil Millimetre UW åpne opp?
For tiden er markedsdistribusjonen til UWB hovedsakelig preget av B-ende-spredning og C-ende-konsentrasjon. I applikasjonen har B-enden flere brukstilfeller, og C-enden har mer fantasifullt rom for ytelsesutvinning. Etter min mening konsoliderer denne innovasjonen som fokuserer på posisjoneringsytelse fordelene med UWB innen presis posisjonering, noe som ikke bare gir ytelsesgjennombrudd for eksisterende applikasjoner, men også skaper muligheter for UWB til å åpne opp nye applikasjonsområder.
I B-endemarkedet, for parker, fabrikker, bedrifter og andre scenarier, er det trådløse miljøet i det spesifikke området relativt sikkert, og posisjoneringsnøyaktigheten kan garanteres konsekvent, mens slike scener også opprettholder en stabil etterspørsel etter nøyaktig posisjoneringsoppfatning, eller vil bli en millimeternivå UWB som snart vil være rettet mot markedets fordel.
I gruvedriftsscenariet, med fremskrittene innen intelligent gruvekonstruksjon, kan fusjonsløsningen "5G+UWB-posisjonering" gjøre at det intelligente gruvesystemet fullfører posisjoneringen på svært kort tid, oppnår den perfekte kombinasjonen av presis posisjonering og lavt strømforbruk, og realiserer egenskapene til høy presisjon, stor kapasitet og lang standby-tid, etc. Samtidig, basert på sikkerhetsstyringen av gruven, kan den brukes til å sikre sikkerheten til gruven og sikkerhetsstyringen av gruven. Samtidig, basert på den store etterspørselen etter sikkerhetsstyring i gruven, vil UWB også bli brukt i den daglige styringen av personell og bilspor. For tiden har landet en viss skala på rundt 4000 kullgruver, og den gjennomsnittlige etterspørselen etter hver kullgruves basestasjon er rundt 100, hvorav det kan anslås at den totale etterspørselen etter kullgruves basestasjon er rundt 400 000, antallet kullgruvearbeidere totalt rundt 4 millioner mennesker, ifølge 1 person 1-etikett, etterspørselen etter UWB-brikker er rundt 4 millioner. Ifølge den nåværende sluttbrukeren som kjøper en enkelt markedspris, er kullmarkedet i UWB "basestasjon + tag" maskinvaremarkedet omtrent 4 milliarder i produksjonsverdi.
Gruvedrift og lignende høyrisikoscenarioer innen gruvedrift og oljeutvinning, kraftverk, kjemiske anlegg, etc., har høyere krav til posisjoneringsnøyaktighet. Forbedret UWB-posisjoneringsnøyaktighet ned til millimeternivå vil bidra til å befeste fordelene i slike områder.
I industriell produksjon, lager og logistikk har UWB blitt et verktøy for kostnadsreduksjon og effektivitet. Arbeidere som bruker håndholdte enheter med UWB-teknologi kan mer nøyaktig lokalisere og plassere ulike deler. Konstruksjonen av et styringssystem som integrerer UWB-teknologi i lagerstyring kan nøyaktig overvåke alle typer materialer og personell på lager i sanntid, og oppnå lagerkontroll, personalstyring og samtidig oppnå effektiv og feilfri ubemannet materialomsetning gjennom AGV-utstyr, noe som kan forbedre produksjonseffektiviteten betraktelig.
I tillegg kan millimeterspranget til UWB også åpne for nye bruksområder innen jernbanetransport. For tiden er togets aktive kontrollsystem hovedsakelig avhengig av satellittposisjonering for å fullføre, og for underjordiske tunnelmiljøer så vel som i byhøyhus, kløfter og andre scener er satellittposisjonering utsatt for svikt. UWB-teknologi i CBTC-posisjonering og navigasjon av tog, kollisjonsunngåelse og tidlig kollisjonsvarsling, presisjonsstopping av tog, etc., kan gi mer pålitelig teknisk støtte for sikkerhet og kontroll av jernbanetransport. For tiden har denne typen applikasjon spredte brukstilfeller i Europa og USA.
I C-terminalmarkedet vil forbedring av UWB-presisjon ned til millimeternivå åpne for nye bruksscenarier enn digitale nøkler for kjøretøyscenarier. For eksempel automatisk betjentparkering, automatisk betaling og så videre. Samtidig kan teknologi basert på kunstig intelligens også "lære" brukerens bevegelsesmønstre og vaner, og forbedre ytelsen til automatisk kjøreteknologi.
Innen forbrukerelektronikk kan UWB bli standardteknologi for smarttelefoner i takt med bølgen av bil-maskin-interaksjon med digitale bilnøkler. I tillegg til å åpne opp et bredere bruksområde for posisjonering og produktsøk, kan UWBs nøyaktighetsforbedring også åpne opp for nye bruksområder for utstyrsinteraksjonsscenarier. For eksempel kan UWBs nøyaktige rekkevidde kontrollere avstanden mellom enheter nøyaktig, justere konstruksjonen av augmented reality-scener, slik at spill, lyd og video gir en bedre sensorisk opplevelse.
Publisert: 04.09.2023