Πρωτότυπο: Ulink Media
Συγγραφέας: 旸谷
Πρόσφατα, η ολλανδική εταιρεία ημιαγωγών NXP, σε συνεργασία με τη γερμανική εταιρεία Lateration XYZ, απέκτησε τη δυνατότητα να επιτυγχάνει ακριβή τοποθέτηση σε επίπεδο χιλιοστού άλλων αντικειμένων και συσκευών UWB χρησιμοποιώντας τεχνολογία υπερευρείας ζώνης. Αυτή η νέα λύση προσφέρει νέες δυνατότητες για διάφορα σενάρια εφαρμογών που απαιτούν ακριβή τοποθέτηση και παρακολούθηση, σηματοδοτώντας μια ουσιαστική πρόοδο στην ιστορία της ανάπτυξης της τεχνολογίας UWB.
Στην πραγματικότητα, η τρέχουσα ακρίβεια UWB σε επίπεδο εκατοστού, στον τομέα της τοποθέτησης, έχει επιτευχθεί γρήγορα, και το υψηλότερο κόστος του υλικού δημιουργεί επίσης πονοκεφάλους στους χρήστες και τους παρόχους λύσεων σχετικά με το πώς να λύσουν τις δυσκολίες κόστους και ανάπτυξης. Αυτή τη στιγμή, είναι απαραίτητο να "κυλιόμαστε" στο επίπεδο του χιλιοστού; Και ποιες ευκαιρίες στην αγορά θα φέρει το UWB σε επίπεδο χιλιοστού;
Γιατί είναι δύσκολο να επιτευχθεί ένα UWB σε κλίμακα χιλιοστού;
Ως μέθοδος εντοπισμού θέσης και εύρους ζώνης υψηλής ακρίβειας, υψηλής ασφάλειας και ακρίβειας, η εσωτερική τοποθέτηση UWB μπορεί θεωρητικά να φτάσει σε ακρίβεια χιλιοστού ή ακόμα και μικρομέτρου, αλλά στην πραγματική εφαρμογή, έχει παραμείνει σε επίπεδο εκατοστού για μεγάλο χρονικό διάστημα, κυρίως λόγω των ακόλουθων παραγόντων που επηρεάζουν την πραγματική ακρίβεια της τοποθέτησης UWB:
1. Η επίδραση της λειτουργίας ανάπτυξης αισθητήρα στην ακρίβεια τοποθέτησης
Στην πραγματική διαδικασία επίλυσης της ακρίβειας τοποθέτησης, η αύξηση του αριθμού των αισθητήρων σημαίνει αύξηση των πλεοναζουσών πληροφοριών και οι πλούσιες πλεονάζουσες πληροφορίες μπορούν να μειώσουν περαιτέρω το σφάλμα τοποθέτησης. Ωστόσο, η ακρίβεια τοποθέτησης δεν αυξάνεται με τους καλύτερους αισθητήρες και όταν ο αριθμός των αισθητήρων αυξάνεται σε έναν ορισμένο αριθμό, η συμβολή στην ακρίβεια τοποθέτησης δεν είναι μεγάλη με την αύξηση των αισθητήρων. Και η αύξηση του αριθμού των αισθητήρων σημαίνει ότι αυξάνεται το κόστος του εξοπλισμού. Επομένως, το πώς να βρεθεί μια ισορροπία μεταξύ του αριθμού των αισθητήρων και της ακρίβειας τοποθέτησης, και επομένως η λογική ανάπτυξη αισθητήρων UWB, είναι το επίκεντρο της έρευνας σχετικά με τον αντίκτυπο της ανάπτυξης αισθητήρων στην ακρίβεια τοποθέτησης.
2. Επίδραση του φαινομένου πολλαπλών διαδρομών
Τα σήματα τοποθέτησης υπερευρείας ζώνης UWB ανακλώνται και διαθλώνται από το περιβάλλον, όπως τοίχους, γυαλί και εσωτερικά αντικείμενα, όπως επιτραπέζιους υπολογιστές, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διάδοσης, με αποτέλεσμα φαινόμενα πολλαπλών διαδρομών. Το σήμα αλλάζει σε καθυστέρηση, πλάτος και φάση, με αποτέλεσμα εξασθένηση ενέργειας και μείωση του λόγου σήματος προς θόρυβο, με αποτέλεσμα το πρώτο σήμα που φτάνει να μην είναι άμεσο, προκαλώντας σφάλματα εύρους και μείωση της ακρίβειας τοποθέτησης. Επομένως, η αποτελεσματική καταστολή του φαινομένου πολλαπλών διαδρομών μπορεί να βελτιώσει την ακρίβεια τοποθέτησης και οι τρέχουσες μέθοδοι για την καταστολή πολλαπλών διαδρομών περιλαμβάνουν κυρίως τεχνικές MUSIC, ESPRIT και ανίχνευσης ακμών.
3. Επιπτώσεις NLOS
Η διάδοση μέσω οπτικής επαφής (LOS) είναι η πρώτη και απαραίτητη προϋπόθεση για τη διασφάλιση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων μέτρησης σήματος. Όταν δεν πληρούνται οι συνθήκες μεταξύ του κινητού στόχου τοποθέτησης και του σταθμού βάσης, η διάδοση του σήματος μπορεί να ολοκληρωθεί μόνο υπό συνθήκες εκτός οπτικής επαφής, όπως η διάθλαση και η περίθλαση. Αυτή τη στιγμή, ο χρόνος του πρώτου παλμού που φτάνει δεν αντιπροσωπεύει την πραγματική τιμή του TOA και η κατεύθυνση του πρώτου παλμού που φτάνει δεν είναι η πραγματική τιμή του AOA, γεγονός που θα προκαλέσει ένα συγκεκριμένο σφάλμα τοποθέτησης. Προς το παρόν, οι κύριες μέθοδοι για την εξάλειψη του σφάλματος εκτός οπτικής επαφής είναι η μέθοδος Wylie και η μέθοδος εξάλειψης συσχέτισης.
4. Η επίδραση του ανθρώπινου σώματος στην ακρίβεια τοποθέτησης
Το κύριο συστατικό του ανθρώπινου σώματος είναι το νερό, το νερό στο ασύρματο παλμικό σήμα UWB έχει ισχυρή επίδραση απορρόφησης, με αποτέλεσμα την εξασθένηση της ισχύος του σήματος, την απόκλιση των πληροφοριών εύρους και την επίδραση στην τελική επίδραση τοποθέτησης.
5. Επιπτώσεις της εξασθένησης της διείσδυσης σήματος
Οποιαδήποτε διείσδυση σήματος μέσα από τοίχους και άλλες οντότητες θα αποδυναμωθεί, το UWB δεν αποτελεί εξαίρεση. Όταν η τοποθέτηση UWB διαπερνά έναν συνηθισμένο τοίχο από τούβλα, το σήμα θα αποδυναμωθεί περίπου κατά το ήμισυ. Οι αλλαγές στον χρόνο μετάδοσης του σήματος λόγω της διείσδυσης στον τοίχο θα επηρεάσουν επίσης την ακρίβεια τοποθέτησης.
Λόγω του ανθρώπινου σώματος, η διείσδυση σήματος που προκαλείται από την ακρίβεια της πρόσκρουσης είναι δύσκολο να παρακαμφθεί. Η NXP και η γερμανική εταιρεία LaterationXYZ θα εφαρμόσουν καινοτόμες λύσεις διάταξης αισθητήρων για την ενίσχυση της τεχνολογίας UWB, χωρίς να έχουν παρουσιαστεί συγκεκριμένα καινοτόμα αποτελέσματα. Μόνο τα προηγούμενα τεχνικά άρθρα της επίσημης ιστοσελίδας της NXP μπορούν να δημοσιευτούν για να κάνουν τις σχετικές εικασίες.
Όσον αφορά το κίνητρο για τη βελτίωση της ακρίβειας του UWB, πιστεύω ότι αυτό οφείλεται πρωτίστως στην NXP, ως τον κορυφαίο παίκτη UWB στον κόσμο, η οποία αντιμετωπίζει τους τρέχοντες εγχώριους κατασκευαστές μεγάλης κλίμακας καινοτομίας σε καταστάσεις breakdown και τεχνικής άμυνας. Άλλωστε, η τρέχουσα τεχνολογία UWB βρίσκεται ακόμη σε στάδιο άνθησης και το αντίστοιχο κόστος, εφαρμογή και κλίμακα δεν έχουν ακόμη σταθεροποιηθεί. Αυτή τη στιγμή, οι εγχώριοι κατασκευαστές ενδιαφέρονται περισσότερο για την ταχεία προσγείωση και εξάπλωση των προϊόντων UWB, για την κατάκτηση της αγοράς, χωρίς να έχουν χρόνο να ασχοληθούν με την ακρίβεια του UWB για τη βελτίωση της καινοτομίας. Η NXP, ως ένας από τους κορυφαίους παίκτες στον τομέα του UWB, διαθέτει ένα ολοκληρωμένο οικοσύστημα προϊόντων, καθώς και πολλά χρόνια βαθιάς ανάπτυξης της συσσωρευμένης τεχνικής ισχύος, για να είναι πιο άνετη στην υλοποίηση της καινοτομίας UWB.
Δεύτερον, η NXP, αυτή τη φορά προς UWB επιπέδου χιλιοστού, βλέπει επίσης τις άπειρες δυνατότητες της μελλοντικής ανάπτυξης της UWB και είναι πεπεισμένη ότι η βελτίωση της ακρίβειας θα φέρει νέες εφαρμογές στην αγορά.
Κατά τη γνώμη μου, τα πλεονεκτήματα του UWB θα συνεχίσουν να βελτιώνονται με την πρόοδο της «νέας υποδομής» 5G και θα επεκτείνουν περαιτέρω τις συντεταγμένες αξίας του στη διαδικασία βιομηχανικής αναβάθμισης της έξυπνης ενδυνάμωσης του 5G.
Προηγουμένως, στο δίκτυο 2G/3G/4G, τα σενάρια εντοπισμού θέσης μέσω κινητού δικτύου επικεντρώνονταν κυρίως σε κλήσεις έκτακτης ανάγκης, νόμιμη πρόσβαση σε τοποθεσία και άλλες εφαρμογές, οι απαιτήσεις ακρίβειας εντοπισμού θέσης δεν είναι υψηλές, με βάση την ακρίβεια χονδρικής εντοπισμού θέσης Cell ID από δεκάδες μέτρα έως εκατοντάδες μέτρα. Ενώ το 5G χρησιμοποιεί νέες μεθόδους κωδικοποίησης, σύντηξη δέσμης, συστοιχίες κεραιών μεγάλης κλίμακας, φάσμα χιλιοστομετρικών κυμάτων και άλλες τεχνολογίες, το μεγάλο εύρος ζώνης και η τεχνολογία συστοιχιών κεραιών παρέχουν τη βάση για μέτρηση απόστασης υψηλής ακρίβειας και μέτρηση γωνίας υψηλής ακρίβειας. Επομένως, ένας ακόμη γύρος UWB sprint στον τομέα της ακρίβειας υποστηρίζεται από το αντίστοιχο υπόβαθρο εποχής, την τεχνολογική βάση και τις επαρκείς προοπτικές εφαρμογής, και αυτό το UWB sprint ακρίβειας μπορεί να θεωρηθεί ως προ-διάταξη για την κάλυψη της αναβάθμισης της ψηφιακής νοημοσύνης.
Σε ποιες αγορές θα ανοίξει η Millimetre UW;
Επί του παρόντος, η κατανομή της αγοράς του UWB χαρακτηρίζεται κυρίως από διασπορά στο άκρο B και συγκέντρωση στο άκρο C. Στην εφαρμογή, το άκρο B έχει περισσότερες περιπτώσεις χρήσης και το άκρο C έχει περισσότερο ευφάνταστο χώρο για εξόρυξη απόδοσης. Κατά τη γνώμη μου, αυτή η καινοτομία που εστιάζει στην απόδοση τοποθέτησης εδραιώνει τα πλεονεκτήματα του UWB στην ακριβή τοποθέτηση, η οποία όχι μόνο φέρνει σημαντικές ανακαλύψεις στην απόδοση για υπάρχουσες εφαρμογές, αλλά δημιουργεί επίσης ευκαιρίες για το UWB να ανοίξει νέο χώρο εφαρμογών.
Στην αγορά B-end, για πάρκα, εργοστάσια, επιχειρήσεις και άλλα σενάρια, το ασύρματο περιβάλλον της συγκεκριμένης περιοχής του είναι σχετικά βέβαιο και η ακρίβεια τοποθέτησης μπορεί να εγγυηθεί με συνέπεια, ενώ τέτοιες σκηνές διατηρούν επίσης μια σταθερή ζήτηση για ακριβή αντίληψη τοποθέτησης ή θα γίνουν ένα UWB επιπέδου χιλιοστού που σύντομα θα στοχεύει στο πλεονέκτημα της αγοράς.
Στο σενάριο εξόρυξης, με την πρόοδο της έξυπνης κατασκευής ορυχείων, η λύση σύντηξης "τοποθέτηση 5G+UWB" μπορεί να καταστήσει το έξυπνο σύστημα εξόρυξης ολοκληρωμένο τον εντοπισμό θέσης σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, να επιτύχει τον τέλειο συνδυασμό ακριβούς εντοπισμού θέσης και χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, και να πραγματοποιήσει τα χαρακτηριστικά της υψηλής ακρίβειας, της μεγάλης χωρητικότητας και του μεγάλου χρόνου αναμονής κ.λπ. Ταυτόχρονα, με βάση τη διαχείριση ασφάλειας του ορυχείου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διασφαλίσει την ασφάλεια του ορυχείου και τη διαχείριση ασφάλειας του ορυχείου. Ταυτόχρονα, με βάση τη μεγάλη ζήτηση για διαχείριση ασφάλειας ορυχείων, το UWB θα χρησιμοποιηθεί επίσης στην καθημερινή διαχείριση του προσωπικού και της τροχιάς αυτοκινήτων. Προς το παρόν, η χώρα έχει μια ορισμένη κλίμακα ορυχείων άνθρακα περίπου 4000, και η μέση ζήτηση για σταθμό βάσης κάθε ορυχείου άνθρακα είναι περίπου 100, από την οποία μπορεί να εκτιμηθεί ότι η συνολική ζήτηση για σταθμό βάσης ορυχείου άνθρακα είναι περίπου 400.000, ο συνολικός αριθμός των ανθρακωρύχων είναι περίπου 4 εκατομμύρια άνθρωποι, σύμφωνα με 1 άτομο 1 ετικέτα, η ζήτηση για ετικέτες UWB είναι περίπου 4 εκατομμύρια. Σύμφωνα με τον τρέχοντα τελικό χρήστη για να αγοράσει μια ενιαία τιμή αγοράς, η αγορά άνθρακα στην αγορά υλικού "βασικού σταθμού + ετικέτας" της UWB είναι περίπου 4 δισεκατομμύρια σε αξία παραγωγής.
Για την εξόρυξη και την εξόρυξη παρόμοιων σεναρίων υψηλού κινδύνου και την εξόρυξη πετρελαίου, τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας, τα χημικά εργοστάσια κ.λπ., οι ανάγκες διαχείρισης ασφάλειας για τις απαιτήσεις ακρίβειας τοποθέτησης είναι υψηλότερες, ενώ η βελτίωση της ακρίβειας τοποθέτησης UWB σε επίπεδο χιλιοστού θα βοηθήσει στην εδραίωση των πλεονεκτημάτων της σε αυτούς τους τομείς.
Σε βιομηχανικά σενάρια κατασκευής, αποθήκευσης και logistics, η UWB έχει γίνει ένα εργαλείο για τη μείωση του κόστους και την αποτελεσματικότητα. Οι εργαζόμενοι που χρησιμοποιούν φορητές συσκευές με τεχνολογία UWB μπορούν να εντοπίσουν και να τοποθετήσουν διάφορα εξαρτήματα με μεγαλύτερη ακρίβεια. Η κατασκευή ενός συστήματος διαχείρισης που ενσωματώνει την τεχνολογία UWB στη διαχείριση αποθήκης μπορεί να παρακολουθεί με ακρίβεια όλα τα είδη υλικών και προσωπικού στις αποθήκες σε πραγματικό χρόνο και να επιτύχει έλεγχο αποθεμάτων, διαχείριση προσωπικού και ταυτόχρονα να επιτύχει αποτελεσματική και χωρίς σφάλματα μη επανδρωμένη εναλλαγή υλικών μέσω εξοπλισμού AGV, γεγονός που μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αποδοτικότητα της παραγωγής.
Επιπλέον, το χιλιοστομετρικό άλμα του UWB μπορεί επίσης να ανοίξει νέες εφαρμογές στον τομέα των σιδηροδρομικών μεταφορών. Επί του παρόντος, το ενεργό σύστημα ελέγχου του τρένου βασίζεται κυρίως στον δορυφορικό εντοπισμό θέσης για την ολοκλήρωση, για το περιβάλλον των υπόγειων σηράγγων καθώς και των αστικών πολυώροφων κτιρίων, των φαραγγιών και άλλων τοπίων, ο δορυφορικός εντοπισμός θέσης είναι επιρρεπής σε βλάβες. Η τεχνολογία UWB στον εντοπισμό θέσης και πλοήγησης CBTC των τρένων, στην αποφυγή συγκρούσεων και στην έγκαιρη προειδοποίηση σύγκρουσης, στην ακριβή ακινητοποίηση των τρένων κ.λπ., μπορεί να παρέχει πιο αξιόπιστη τεχνική υποστήριξη για την ασφάλεια και τον έλεγχο των σιδηροδρομικών μεταφορών. Προς το παρόν, αυτό το είδος εφαρμογής στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες έχει διασκορπισμένες περιπτώσεις εφαρμογής.
Στην αγορά των τερματικών C, η βελτίωση της ακρίβειας UWB σε επίπεδο χιλιοστού θα ανοίξει νέα σενάρια εφαρμογών εκτός από τα ψηφιακά κλειδιά για την σκηνή του οχήματος. Για παράδειγμα, αυτόματο πάρκινγκ με παρκαδόρο, αυτόματη πληρωμή κ.ο.κ. Ταυτόχρονα, με βάση την τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης, μπορεί επίσης να «μάθει» τα πρότυπα και τις συνήθειες κίνησης του χρήστη και να βελτιώσει την απόδοση της τεχνολογίας αυτόματης οδήγησης.
Στον τομέα των ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης, η UWB μπορεί να γίνει η βασική τεχνολογία για smartphones στο πλαίσιο της αλληλεπίδρασης αυτοκινήτου-μηχανής μέσω ψηφιακών κλειδιών αυτοκινήτου. Εκτός από το άνοιγμα ενός ευρύτερου χώρου εφαρμογών για την τοποθέτηση και την αναζήτηση προϊόντων, η βελτίωση της ακρίβειας της UWB μπορεί επίσης να ανοίξει νέο χώρο εφαρμογών για σενάρια αλληλεπίδρασης εξοπλισμού. Για παράδειγμα, η ακριβής εμβέλεια της UWB μπορεί να ελέγχει με ακρίβεια την απόσταση μεταξύ συσκευών, να προσαρμόζει την κατασκευή σκηνής επαυξημένης πραγματικότητας, για το παιχνίδι, τον ήχο και το βίντεο, ώστε να προσφέρει μια καλύτερη αισθητηριακή εμπειρία.
Ώρα δημοσίευσης: 04 Σεπτεμβρίου 2023