Оригинал: Ulink Media
Автор: 旸谷
Недавно голландская полупроводниковая компания NXP в сотрудничестве с немецкой компанией Lateration XYZ получила возможность достичь точности позиционирования на уровне миллиметра других UWB-элементов и устройств с использованием сверхширокополосной технологии. Это новое решение открывает новые возможности для различных сценариев применения, требующих точного позиционирования и отслеживания, что является существенным шагом вперед в истории развития UWB-технологий.
Фактически, текущая точность UWB на уровне сантиметра в области позиционирования была достигнута быстро, а более высокая стоимость оборудования также вызывает у пользователей и поставщиков решений головную боль о том, как решить проблемы стоимости и развертывания. В это время "перекат" на уровень миллиметра, необходимо ли это? И какие рыночные возможности принесет UWB на уровне миллиметра?
Почему миллиметровый диапазон сверхширокополосных волн труднодоступен?
Будучи высокоточным, высокоточным и безопасным методом позиционирования и определения дальности, позиционирование UWB внутри помещений теоретически может достигать точности в миллиметры или даже микрометры, но в реальных условиях оно долгое время оставалось на уровне сантиметров, в основном из-за следующих факторов, которые влияют на фактическую точность позиционирования UWB:
1. Влияние режима размещения датчика на точность позиционирования
В реальном процессе решения точности позиционирования увеличение количества датчиков означает увеличение избыточной информации, а богатая избыточная информация может дополнительно уменьшить ошибку позиционирования. Однако точность позиционирования не увеличивается с лучшими датчиками, и когда количество датчиков увеличивается до определенного числа, вклад в точность позиционирования невелик с увеличением количества датчиков. А увеличение количества датчиков означает увеличение стоимости оборудования. Поэтому, как найти баланс между количеством датчиков и точностью позиционирования, и, таким образом, разумное развертывание датчиков UWB, является предметом исследований влияния развертывания датчиков на точность позиционирования.
2. Влияние эффекта многолучевого распространения
Сверхширокополосные сигналы позиционирования UWB отражаются и преломляются окружающей средой, такой как стены, стекло и внутренние объекты, такие как рабочие столы, в процессе распространения, что приводит к эффектам многолучевого распространения. Сигнал изменяет задержку, амплитуду и фазу, что приводит к затуханию энергии и уменьшению отношения сигнал/шум, что приводит к тому, что первый достигнутый сигнал не является прямым, что приводит к ошибкам измерения дальности и снижению точности позиционирования. Таким образом, эффективное подавление эффекта многолучевого распространения может повысить точность позиционирования, и текущие методы подавления многолучевого распространения в основном включают в себя методы MUSIC, ESPRIT и обнаружения краев.
3. Воздействие NLOS
Распространение по прямой видимости (LOS) является первым и предпосылкой для обеспечения точности результатов измерения сигнала, когда условия между мобильной целью позиционирования и базовой станцией не могут быть выполнены, распространение сигнала может быть завершено только в условиях отсутствия прямой видимости, таких как рефракция и дифракция. В это время время первого прибывающего импульса не представляет собой реальное значение TOA, а направление первого прибывающего импульса не является реальным значением AOA, что приведет к определенной ошибке позиционирования. В настоящее время основными методами устранения ошибки отсутствия прямой видимости являются метод Уайли и метод устранения корреляции.
4. Влияние тела человека на точность позиционирования
Основным компонентом человеческого тела является вода, вода оказывает сильное поглощающее действие на беспроводной импульсный сигнал UWB, что приводит к ослаблению сигнала, отклонению информации о дальности и влияет на конечный эффект позиционирования.
5. Влияние ослабления проникновения сигнала
Любое проникновение сигнала через стены и другие объекты будет ослаблено, UWB не является исключением. Когда позиционирование UWB проникает через обычную кирпичную стену, сигнал ослабевает примерно наполовину. Изменения во времени передачи сигнала из-за проникновения в стену также повлияют на точность позиционирования.
Из-за особенностей человеческого тела проникновение сигнала, вызванное точностью удара, трудно обойти. NXP и немецкая компания LaterationXYZ будут использовать инновационные решения по компоновке датчиков для улучшения технологии UWB, однако конкретных результатов инноваций пока не было, я могу только ссылаться на прошлые технические статьи официального сайта NXP, чтобы сделать соответствующие предположения.
Что касается мотивации повышения точности UWB, я считаю, что это прежде всего NXP как ведущий в мире игрок UWB, который имеет дело с текущими отечественными производителями крупномасштабных инноваций в прорывной ситуации и технической защите. В конце концов, текущая технология UWB все еще находится на стадии бурного развития, и соответствующая стоимость, применение и масштаб еще не стабилизировались, в это время отечественные производители больше обеспокоены тем, чтобы продукты UWB как можно скорее приземлились и распространились, чтобы захватить рынок, у них нет времени заботиться о точности UWB для улучшения инноваций. NXP, как один из ведущих игроков в области UWB, имеет полную экосистему продуктов, а также многолетнюю глубокую вспашку накопленного технического потенциала, более комфортно осуществлять инновации UWB.
Во-вторых, на этот раз компания NXP, стремясь к миллиметровому уровню UWB, также видит бесконечный потенциал будущего развития UWB и убеждена, что повышение точности откроет новые возможности для применения на рынке.
По моему мнению, потенциал UWB будет продолжать расти по мере развития «новой инфраструктуры» 5G и дальнейшего расширения ее ценностных координат в процессе промышленной модернизации интеллектуальных возможностей 5G.
Ранее в сетях 2G/3G/4G сценарии мобильного позиционирования были в основном сосредоточены на экстренных вызовах, легальном доступе к местоположению и других приложениях, требования к точности позиционирования не высоки, на основе грубой точности позиционирования Cell ID от десятков метров до сотен метров. В то время как 5G использует новые методы кодирования, слияние лучей, крупномасштабные антенные решетки, спектр миллиметровых волн и другие технологии, его большая полоса пропускания и технология антенных решеток обеспечивают основу для высокоточного измерения расстояния и высокоточного измерения угла. Поэтому еще один раунд спринта UWB в области точности поддерживается соответствующим фоном эпохи, технологической основой и достаточными перспективами применения, и этот спринт точности UWB можно рассматривать как предварительную компоновку для удовлетворения модернизации цифрового интеллекта.
Какие рынки откроет Millimetre UW?
В настоящее время распределение UWB на рынке в основном характеризуется дисперсией B-end и концентрацией C-end. В приложении B-end имеет больше вариантов использования, а C-end имеет больше творческого пространства для добычи производительности. По моему мнению, эта инновация, фокусирующаяся на производительности позиционирования, объединяет преимущества UWB в точном позиционировании, что не только обеспечивает прорывы в производительности для существующих приложений, но и создает возможности для UWB открывать новые области применения.
На рынке B-end, для парков, фабрик, предприятий и других сценариев, беспроводная среда его конкретной области относительно определена, и точность позиционирования может быть последовательно гарантирована, в то время как такие сцены также поддерживают стабильный спрос на точное восприятие позиционирования или станут миллиметровым уровнем UWB, который вскоре будет нацелен на преимущество рынка.
В горнодобывающем сценарии, с развитием интеллектуального строительства шахт, решение слияния «позиционирование 5G+UWB» может сделать так, чтобы интеллектуальная система горнодобывающей промышленности могла завершить позиционирование за очень короткое время, достичь идеального сочетания точного позиционирования и низкого энергопотребления, а также реализовать характеристики высокой точности, большой емкости и длительного времени ожидания и т. д. В то же время, на основе управления безопасностью шахты, его можно использовать для обеспечения безопасности шахты и управления безопасностью шахты. В то же время, на основе жесткого спроса на управление безопасностью шахты, UWB также будет использоваться в ежедневном управлении персоналом и вагонными путями. В настоящее время в стране имеется определенный масштаб угольных шахт, около 4000 или около того, и средний спрос на базовую станцию каждой угольной шахты составляет около 100 или около того, из чего можно оценить, что общий спрос на базовую станцию угольной шахты составляет около 400 000, общее количество шахтеров составляет около 4 миллионов человек или около того, согласно 1 человеку 1 этикетке, спрос на метки UWB составляет около 4 миллионов или около того. Согласно текущему конечному пользователю, покупающему единую рыночную цену, рынок угля на рынке оборудования UWB «базовая станция + метка» составляет около 4 миллиардов в выходной стоимости.
В горнодобывающей промышленности и горнодобывающей промышленности существуют схожие сценарии высокого риска, а также в нефтедобыче, на электростанциях, химических заводах и т. д., где требования к управлению безопасностью и точности позиционирования выше, повышение точности позиционирования UWB до уровня миллиметра поможет закрепить его преимущества в таких областях.
В промышленном производстве, складировании и логистике UWB стал инструментом для снижения затрат и повышения эффективности. Работники, использующие портативные устройства с технологией UWB, могут точнее находить и размещать различные детали; построение системы управления, интегрирующей технологию UWB в управление складом, может точно контролировать все виды материалов и персонал на складах в режиме реального времени и осуществлять контроль запасов, управление персоналом и в то же время также достигать эффективного и безошибочного оборота материалов без участия человека с помощью оборудования AGV, что может значительно повысить эффективность производства.
Кроме того, миллиметровый скачок UWB может также открыть новые приложения в области железнодорожного транспорта. В настоящее время система активного управления поездом в основном полагается на спутниковое позиционирование для завершения, для среды подземных туннелей, а также для городских высотных зданий, каньонов и других сцен спутниковое позиционирование склонно к сбоям. Технология UWB в позиционировании и навигации поезда CBTC, предотвращении столкновений колонн и раннем предупреждении столкновений, точной остановке поезда и т. д. может обеспечить более надежную техническую поддержку для безопасности и управления железнодорожным транспортом. В настоящее время этот вид применения в Европе и Соединенных Штатах имеет разрозненные случаи применения.
На рынке терминалов C точность UWB до уровня миллиметра откроет новые сценарии применения, отличные от цифровых ключей для сцены транспортного средства. Например, автоматическая парковка, автоматическая оплата и т. д. В то же время, на основе технологии искусственного интеллекта, можно также «изучить» модели и привычки движения пользователя и улучшить производительность технологии автоматического вождения.
В области потребительской электроники UWB может стать стандартной технологией для смартфонов на волне взаимодействия автомобиля с машиной с помощью цифровых автомобильных ключей. Помимо открытия более широкого пространства приложений для позиционирования и поиска продуктов, повышение точности UWB может также открыть новое пространство приложений для сценариев взаимодействия оборудования. Например, точный диапазон UWB может точно контролировать расстояние между устройствами, чтобы корректировать построение сцены дополненной реальности для игр, аудио и видео, чтобы обеспечить лучший сенсорный опыт.
Время публикации: 04-сен-2023