Originaal: Ulink Media
Autor: 旸谷
Hiljuti saavutas Hollandi pooljuhtide ettevõte NXP koostöös Saksa ettevõttega Lateration XYZ võime saavutada ülilairiba tehnoloogia abil teiste UWB-seadmete millimeetritasemel täpsusega positsioneerimise. See uus lahendus pakub uusi võimalusi erinevateks rakendusstsenaariumideks, mis nõuavad täpset positsioneerimist ja jälgimist, tähistades olulist edasiminekut UWB-tehnoloogia arengu ajaloos.
Tegelikult on praegune UWB sentimeetritaseme täpsus positsioneerimise valdkonnas saavutatud kiiresti ning riistvara kõrgem hind tekitab kasutajatele ja lahenduste pakkujatele peavalu, kuidas lahendada kulude ja juurutamisega seotud raskusi. Kas millimeetritasemele üleminek on praegusel ajal vajalik? Ja milliseid turuvõimalusi millimeetritasemel UWB pakub?
Miks on millimeetriskaala UWB-d raske saavutada?
Ülitäpse, ülitäpse ja turvalise positsioneerimis- ning kauguse määramise meetodina võib UWB siseruumides positsioneerimine teoreetiliselt saavutada millimeetri või isegi mikromeetri täpsuse, kuid tegelikus rakendamises on see pikka aega püsinud sentimeetri tasemel, peamiselt järgmiste tegurite tõttu, mis mõjutavad UWB positsioneerimise tegelikku täpsust:
1. Anduri paigutusrežiimi mõju positsioneerimistäpsusele
Tegelikus positsioneerimistäpsuse lahendamise protsessis tähendab andurite arvu suurenemine redundantse teabe suurenemist ning rikkalik redundantse teabe hulk võib positsioneerimisviga veelgi vähendada. Positsioneerimistäpsus aga parimate anduritega ei suurene ja kui andurite arv teatud arvuni suureneb, ei ole andurite arvu suurenemise panus positsioneerimistäpsusse suur. Andurite arvu suurenemine tähendab ka seadmete maksumuse suurenemist. Seetõttu on uuringute keskmes, mis käsitlevad andurite paigutuse mõju positsioneerimistäpsusele, see, kuidas leida tasakaal andurite arvu ja positsioneerimistäpsuse vahel ning seega UWB-andurite mõistlikku paigutamist.
2. Mitmetee efekti mõju
UWB ülilairiba positsioneerimissignaalid peegelduvad ja murduvad levimise ajal ümbritsevas keskkonnas, näiteks seintel, klaasil ja siseruumides asuvatel objektidel, näiteks lauaarvutitel, mille tulemuseks on mitmiktee efektid. Signaali viivitus, amplituud ja faas muutuvad, mis omakorda põhjustab energia nõrgenemist ja signaali-müra suhte vähenemist, mistõttu esimesena saavutatud signaal ei ole otsene, põhjustades kauguse mõõtmise vigu ja positsioneerimistäpsuse vähenemist. Seetõttu saab mitmiktee efekti tõhusa summutamisega parandada positsioneerimistäpsust ning praegused mitmiktee summutamise meetodid hõlmavad peamiselt MUSIC-, ESPRIT- ja serva tuvastamise tehnikaid.
3. NLOS-i mõju
Otsenähtavuses levimine (LOS) on signaali mõõtmistulemuste täpsuse tagamise esimene ja eeltingimus. Kui mobiilse positsioneerimissihtmärgi ja baasjaama vahelised tingimused ei ole täidetud, saab signaali leviku lõpule viia ainult mitte-otsenähtavuses tingimustes, näiteks refraktsiooni ja difraktsiooni korral. Sellisel juhul ei esinda esimese saabuva impulsi aeg TOA tegelikku väärtust ja esimese saabuva impulsi suund ei vasta AOA tegelikule väärtusele, mis põhjustab teatud positsioneerimisvea. Praegu on peamised meetodid mitte-otsenähtavuses levimise vea kõrvaldamiseks Wylie meetod ja korrelatsiooni kõrvaldamise meetod.
4. Inimkeha mõju positsioneerimistäpsusele
Inimkeha peamine komponent on vesi. UWB traadita impulssignaalil oleval veel on tugev neeldumisvõime, mis põhjustab signaali tugevuse nõrgenemist, teabe hälvet ja mõjutab lõplikku positsioneerimist.
5. Signaali läbitungimise nõrgenemise mõju
Signaali läbitungimine läbi seinte ja muude objektide nõrgeneb, UWB pole erand. Kui UWB-positsioneerimine läbistab tavalist telliskiviseina, nõrgeneb signaal umbes poole võrra. Seina läbitungimisest tingitud signaali edastusaja muutused mõjutavad ka positsioneerimistäpsust.
Inimese keha tõttu on löögi täpsuse tõttu signaali läbitungimist raske vältida. NXP ja Saksa ettevõte LaterationXYZ töötavad UWB-tehnoloogia täiustamiseks välja uuenduslike andurite paigutuslahenduste abil. Konkreetseid uuenduslikke tulemusi pole seni nähtud. Asjakohaseid spekulatsioone saab teha ainult NXP ametliku veebisaidi varasemate tehniliste artiklite avaldamise kaudu.
Mis puutub UWB täpsuse parandamise motivatsiooni, siis usun, et see on eelkõige NXP kui maailma juhtiv UWB tegija, kes suudab läbimurdeolukorras ja tehnilise kaitse seisukohast seista silmitsi praeguste kodumaiste suuremahuliste innovatsioonitootjatega. Lõppude lõpuks on praegune UWB tehnoloogia alles õitsengujärgus ning vastavad kulud, rakendusala ja ulatus pole veel stabiliseerunud. Praegusel ajal on kodumaised tootjad rohkem mures UWB toodete võimalikult kiire turuletoomise ja leviku pärast, et turgu haarata, ning neil pole aega UWB täpsuse pärast innovatsiooni parandamiseks muretseda. NXP kui üks UWB valdkonna tipptegijaid omab terviklikku tooteökosüsteemi ja paljude aastate pikkust kogunenud tehnilise tugevuse süvakündmist, mis teeb UWB innovatsiooni elluviimise mugavamaks.
Teiseks, NXP, mis seekord suundub millimeetritasemel UWB-le, näeb samuti UWB edasise arengu lõpmatut potentsiaali ning on veendunud, et täpsuse parandamine toob turule uusi rakendusi.
Minu arvates paraneb UWB eelis 5G "uue infrastruktuuri" edenemisega jätkuvalt ning laiendab selle väärtuskoordinaate 5G nutika võimestamise tööstusliku uuendamise protsessis veelgi.
Varem keskenduti 2G/3G/4G võrgus mobiilse positsioneerimise stsenaariumides peamiselt hädaabikõnedele, legaalsele asukohateabele juurdepääsule ja muudele rakendustele, kuid positsioneerimistäpsusnõuded ei ole kõrged, mis põhinevad Cell ID jämedatel positsioneerimistäpsustel kümnetest meetritest sadade meetriteni. Kuigi 5G kasutab uusi kodeerimismeetodeid, kiirte liitmist, suuremahulisi antennimassiive, millimeeterlaine spektrit ja muid tehnoloogiaid, pakuvad selle suur ribalaius ja antennimassiivide tehnoloogia aluse ülitäpseks kauguse ja nurga mõõtmiseks. Seetõttu toetab vastav ajastu taust, tehnoloogiline alus ja piisavad rakendusväljavaated järgmist UWB sprindi vooru täpsuse valdkonnas ning seda UWB täpsussprinti võib pidada digitaalse intelligentsuse täiustamise ettevalmistavaks sammuks.
Milliseid turge avab Millimeter UW?
Praegu iseloomustab UWB turujaotust peamiselt B-otsa hajumine ja C-otsa kontsentratsioon. Rakenduses on B-otsal rohkem kasutusjuhte ja C-otsal on rohkem loomingulist ruumi jõudluse kaevandamiseks. Minu arvates koondab see positsioneerimisjõudlusele keskenduv innovatsioon UWB eeliseid täpse positsioneerimise valdkonnas, mis mitte ainult ei too kaasa läbimurdeid olemasolevate rakenduste jõudluses, vaid loob ka võimalusi UWB-le uute rakendusvõimaluste avamiseks.
B-otsa turul, parkide, tehaste, ettevõtete ja muude stsenaariumide puhul on selle konkreetse piirkonna traadita keskkond suhteliselt kindel ja positsioneerimistäpsus on pidevalt tagatud, samas kui sellised stseenid säilitavad ka stabiilse nõudluse täpse positsioneerimise tajumise järele või muutuvad millimeetritasemel UWB-ks, mis on peagi suunatud turu eelisele.
Kaevandusstsenaariumis, intelligentse kaevandusehituse edenedes, võimaldab "5G+UWB positsioneerimise" fusioonlahendus intelligentsel kaevandussüsteemil väga lühikese aja jooksul täieliku positsioneerimise saavutada, saavutades täpse positsioneerimise ja väikese energiatarbimise täiusliku kombinatsiooni ning realiseerides suure täpsuse, suure mahutavuse ja pika ooteaja omadused jne. Samal ajal saab seda kaevanduse ohutuse juhtimise põhjal kasutada kaevanduse ohutuse ja kaevanduse ohutuse juhtimise tagamiseks. Samal ajal, lähtudes kaevanduse ohutuse juhtimise suurest nõudlusest, kasutatakse UWB-d ka personali igapäevases juhtimises ja teekonna jälgimises. Praegu on riigis teatud suurusega söekaevandusi umbes 4000 ja iga söekaevanduse baasjaama keskmine nõudlus on umbes 100, millest võib hinnata, et söekaevanduse baasjaama kogunõudlus on umbes 400 000, söekaevurite koguarv on umbes 4 miljonit inimest ja 1 inimese ja 1 sildi järgi on UWB-siltide nõudlus umbes 4 miljonit. Praeguse lõppkasutaja sõnul on ühtse turuhinna ostmiseks UWB "baasjaama + sildi" riistvaraturu söeturg umbes 4 miljardit toodangu väärtust.
Kaevandamise ja kaevandamise sarnaste kõrge riskiga stsenaariumide ning naftatootmise, elektrijaamade, keemiatehaste jms ohutusjuhtimise vajadused positsioneerimistäpsuse osas on kõrgemad. UWB positsioneerimistäpsuse suurendamine millimeetri tasemele aitab kindlustada selle eeliseid sellistes valdkondades.
Tööstuslikus tootmises, ladustamises ja logistikas on UWB-st saanud kulude vähendamise ja efektiivsuse suurendamise tööriist. UWB-tehnoloogiaga pihuseadmeid kasutavad töötajad saavad erinevaid osi täpsemalt leida ja paigutada; UWB-tehnoloogiat laohaldusse integreeriva haldussüsteemi loomine võimaldab reaalajas täpselt jälgida igasuguseid materjale ja personali ladudes ning saavutada varude kontrolli ja personalijuhtimise ning samal ajal ka tõhusa ja veatu mehitamata materjalide käibe AGV-seadmete abil, mis võib oluliselt suurendada tootmise efektiivsust.
Lisaks võib UWB millimeetrine hüpe avada uusi rakendusi raudteetranspordi valdkonnas. Praegu tugineb rongi aktiivjuhtimissüsteem peamiselt satelliitpositsioneerimisele ning maa-aluste tunnelite, linnade kõrghoonete, kanjonite ja muude stseenide puhul on satelliitpositsioneerimine altid riketele. UWB-tehnoloogia rongides, nagu CBTC positsioneerimine ja navigeerimine, kokkupõrke vältimine ja kokkupõrke varajane hoiatamine, rongi täpne peatamine jne, pakub usaldusväärsemat tehnilist tuge raudteetranspordi ohutuse ja juhtimise tagamiseks. Praegu on seda tüüpi rakendusi Euroopas ja Ameerika Ühendriikides vaid üksikuid.
C-terminali turul avab UWB millimeetritasemeni täpsuse suurendamine sõidukite stseenides uusi rakendusstsenaariume lisaks digitaalsetele võtmetele. Näiteks automaatne parkimisteenus, automaatne maksmine jne. Samal ajal saab tehisintellekti tehnoloogia põhjal õppida ka kasutaja liikumismustreid ja -harjumusi ning parandada automaatse sõidutehnoloogia jõudlust.
Tarbeelektroonika valdkonnas võib UWB-st saada nutitelefonide standardtehnoloogia tänu digitaalsete autovõtmete kasutuselevõtule. Lisaks laiemale rakenduste ruumile toodete positsioneerimiseks ja otsimiseks võib UWB täpsuse paranemine avada uusi rakendusruume ka seadmete interaktsiooni stsenaariumide jaoks. Näiteks UWB täpne ulatus võimaldab täpselt kontrollida seadmete vahelist kaugust, et kohandada liitreaalsuse stseeni konstruktsiooni mängu, heli ja video jaoks, et pakkuda paremat sensoorset kogemust.
Postituse aeg: 04.09.2023