Originalus: „Ulink Media“
Autorius: 旸谷
Neseniai olandų puslaidininkių bendrovė „NXP“, bendradarbiaudama su vokiečių bendrove „Lateration XYZ“, įgijo galimybę pasiekti milimetro tikslumo kitų UWB elementų ir įrenginių padėties nustatymą, naudojant itin plačiajuostę technologiją. Šis naujas sprendimas atveria naujų galimybių įvairiems taikymo scenarijams, kuriems reikalingas tikslus padėties nustatymas ir sekimas, ir žymi esminį UWB technologijų plėtros istorijos žingsnį.
Iš tiesų, dabartinis UWB centimetrų tikslumas padėties nustatymo srityje buvo pasiektas greitai, o didesnė aparatinės įrangos kaina vartotojams ir sprendimų teikėjams taip pat kelia galvos skausmą, kaip išspręsti su kaina ir diegimu susijusius sunkumus. Ar šiuo metu būtina „pereiti“ prie milimetro lygio? Ir kokias rinkos galimybes atvers milimetro lygio UWB?
Kodėl sunku pasiekti milimetrinio mastelio UWB?
Kaip didelio tikslumo, didelio tikslumo ir saugumo padėties nustatymo bei atstumo nustatymo metodas, UWB patalpų padėties nustatymo sistema teoriškai gali pasiekti milimetro ar net mikrometro tikslumą, tačiau realiame diegime ji ilgą laiką išliko centimetro tikslumu, daugiausia dėl šių veiksnių, turinčių įtakos faktiniam UWB padėties nustatymo tikslumui:
1. Jutiklio išdėstymo režimo įtaka padėties nustatymo tikslumui
Faktinio padėties nustatymo tikslumo nustatymo procese, padidinus jutiklių skaičių, padidėja ir perteklinės informacijos kiekis, o gausi perteklinė informacija gali dar labiau sumažinti padėties nustatymo paklaidą. Tačiau geriausių jutiklių padėties nustatymo tikslumas nedidėja, o padidinus jutiklių skaičių iki tam tikro skaičiaus, jų skaičiaus padidėjimas neturi didelės įtakos padėties nustatymo tikslumui. Be to, padidėjus jutiklių skaičiui, didėja ir įrangos kaina. Todėl tyrimų, kuriuose nagrinėjamas jutiklių išdėstymo poveikis padėties nustatymo tikslumui, pagrindinis dėmesys skiriamas tam, kaip rasti pusiausvyrą tarp jutiklių skaičiaus ir padėties nustatymo tikslumo, ir tokiu būdu pagrįstai išdėstyti UWB jutiklius.
2. Daugiakanalio efekto įtaka
UWB itin plačiajuosčio ryšio padėties nustatymo signalai sklidimo metu atsispindi ir lūžta nuo supančios aplinkos, tokios kaip sienos, stiklas ir patalpoje esantys objektai, pavyzdžiui, staliniai stalai, todėl atsiranda daugiakanalis sklidimas. Signalo vėlinimas, amplitudė ir fazė keičiasi, dėl to sumažėja energija ir signalo bei triukšmo santykis, todėl pirmasis pasiektas signalas nėra tiesioginis, todėl atsiranda atstumo matavimo paklaidų ir sumažėja padėties nustatymo tikslumas. Todėl veiksmingas daugiakanalio sklidimo slopinimas gali pagerinti padėties nustatymo tikslumą, o dabartiniai daugiakanalio sklidimo slopinimo metodai daugiausia apima MUSIC, ESPRIT ir kraštų aptikimo metodus.
3. NLOS poveikis
Tiesioginio matomumo signalo sklidimas (LOS) yra pirmoji ir būtina sąlyga, užtikrinanti signalo matavimo rezultatų tikslumą. Kai negalima patenkinti sąlygų tarp mobiliojo padėties nustatymo taikinio ir bazinės stoties, signalas gali sklisti tik netiesioginio matomumo sąlygomis, tokiomis kaip refrakcija ir difrakcija. Šiuo metu pirmojo atvykimo impulso laikas neatspindi tikrosios TOA vertės, o pirmojo atvykimo impulso kryptis neatitinka tikrosios AOA vertės, todėl susidaro tam tikra padėties nustatymo paklaida. Šiuo metu pagrindiniai metodai, skirti pašalinti tiesioginio matomumo paklaidą, yra Wylie metodas ir koreliacijos eliminavimo metodas.
4. Žmogaus kūno poveikis padėties nustatymo tikslumui
Pagrindinis žmogaus kūno komponentas yra vanduo, vanduo, esantis UWB belaidžio impulso signale, turi stiprų sugerties efektą, dėl kurio silpnėja signalo stiprumas, sumažėja informacijos diapazono nuokrypa ir paveikiamas galutinis padėties nustatymo efektas.
5. Signalo skverbties susilpnėjimo poveikis
Bet koks signalo prasiskverbimas pro sienas ir kitus objektus susilpnės, UWB nėra išimtis. Kai UWB padėties nustatymo įrenginys prasiskverbia pro įprastą plytų sieną, signalas susilpnėja maždaug perpus. Signalo perdavimo laiko pokyčiai dėl sienos prasiskverbimo taip pat turės įtakos padėties nustatymo tikslumui.
Dėl žmogaus kūno sunku apeiti signalo prasiskverbimą, kurį sukelia smūgio tikslumas. NXP ir Vokietijos bendrovė „LaterationXYZ“ diegs novatoriškus jutiklių išdėstymo sprendimus, kad patobulintų UWB technologiją. Konkrečių novatoriškų rezultatų nebuvo. Galiu tik remtis oficialioje NXP svetainėje pateiktais techniniais straipsniais, kad galėčiau pateikti atitinkamas spėliones.
Kalbant apie motyvaciją gerinti UWB tikslumą, manau, kad pirmiausia NXP, kaip pasaulyje pirmaujanti UWB žaidėja, turi kovoti su dabartiniais vietiniais didelio masto inovacijų gamintojais proveržio ir techninės gynybos situacijoje. Juk dabartinė UWB technologija vis dar yra klestinčioje vystymosi stadijoje, o atitinkamos išlaidos, taikymas ir mastas dar nėra stabilizuoti. Šiuo metu vietiniai gamintojai labiau rūpinasi, kad UWB produktai kuo greičiau patektų į rinką ir paplittų, užimtų rinką, ir neturi laiko rūpintis UWB tikslumu, kad pagerintų inovacijas. NXP, kaip viena iš pirmaujančių UWB srities žaidėjų, turi išbaigtą produktų ekosistemą, taip pat ilgametę sukauptų techninių pajėgumų analizę, todėl patogiau įgyvendinti UWB inovacijas.
Antra, NXP šį kartą milimetrinio lygio UWB link taip pat mato begalinį UWB ateities plėtros potencialą ir yra įsitikinusi, kad tikslumo didinimas atvers rinkai naujų pritaikymo galimybių.
Mano nuomone, UWB privalumai ir toliau gerės tobulėjant 5G „naujai infrastruktūrai“ ir dar labiau išplės savo vertės koordinates 5G išmaniųjų technologijų pramoninio modernizavimo procese.
Anksčiau 2G/3G/4G tinkle mobiliojo ryšio padėties nustatymo scenarijai daugiausia buvo orientuoti į pagalbos skambučius, teisėtą vietos nustatymą ir kitas programas, o padėties nustatymo tikslumo reikalavimai nebuvo aukšti, remiantis Cell ID apytiksliu padėties nustatymo tikslumu, kuris svyravo nuo dešimčių iki šimtų metrų. Nors 5G naudoja naujus kodavimo metodus, spindulių suliejimą, didelio masto antenų matricas, milimetrinių bangų spektrą ir kitas technologijas, didelis pralaidumas ir antenų matricų technologija suteikia pagrindą didelio tikslumo atstumo ir didelio tikslumo kampų matavimui. Todėl dar vienas UWB sprinto etapas tikslumo srityje yra pagrįstas atitinkamu eros fonu, technologiniu pagrindu ir pakankamomis taikymo perspektyvomis, o šis UWB tikslumo sprintas gali būti laikomas išankstiniu planu, siekiant patenkinti skaitmeninio intelekto atnaujinimą.
Kokias rinkas atvers „Millimetre UW“?
Šiuo metu UWB rinkos pasiskirstymą daugiausia apibūdina B galo išsklaidymas ir C galo koncentracija. Taikyme B galas turi daugiau panaudojimo atvejų, o C galas turi daugiau vaizduotės erdvės našumo nustatymui. Mano nuomone, ši inovacija, orientuota į padėties nustatymo našumą, įtvirtina UWB pranašumus tiksliame padėties nustatyme, o tai ne tik padidina esamų programų našumą, bet ir sukuria galimybes UWB atverti naujas taikymo sritis.
B-galo rinkoje, parkuose, gamyklose, įmonėse ir kituose scenarijuose, belaidžio ryšio aplinka konkrečioje srityje yra gana aiški, o padėties nustatymo tikslumas gali būti nuolat garantuojamas, o tokiose scenose taip pat išlieka stabilus tikslaus padėties suvokimo poreikis arba netrukus taps milimetro lygio UWB, kuris bus skirtas rinkos pranašumui.
Kasybos scenarijuje, tobulėjant intelektualiai kasyklų statybai, „5G + UWB padėties nustatymo“ sprendimas gali padėti intelektualiai kasybos sistemai visiškai nustatyti padėtį per labai trumpą laiką, pasiekti tobulą tikslaus padėties nustatymo ir mažo energijos suvartojimo derinį, realizuoti didelio tikslumo, didelės talpos ir ilgo budėjimo laiko savybes ir kt. Tuo pačiu metu, atsižvelgiant į kasyklos saugos valdymą, jis gali būti naudojamas kasyklos saugumui ir saugos valdymui užtikrinti. Tuo pačiu metu, atsižvelgiant į didelę kasyklų saugos valdymo paklausą, UWB taip pat bus naudojamas kasdieniam personalo valdymui ir automobilių sekimui. Šiuo metu šalyje yra apie 4000 anglies kasyklų, o vidutinė kiekvienos anglies kasyklos bazinės stoties paklausa yra apie 100, iš to galima apskaičiuoti, kad bendra anglies kasyklų bazinių stočių paklausa yra apie 400 000, bendras anglies kasyklų skaičius yra apie 4 milijonai žmonių, pagal 1 asmens 1 etiketę, UWB etikečių paklausa yra apie 4 milijonus. Pasak dabartinio galutinio vartotojo, norinčio įsigyti vienos rinkos kainą, UWB „bazinės stoties + žymos“ įrangos rinkos anglies rinka yra apie 4 milijardus produkcijos vertės.
Kasyba ir panašūs didelės rizikos scenarijai, naftos gavyba, elektrinės, chemijos gamyklos ir kt., todėl saugos valdymo poreikiai, susiję su padėties nustatymo tikslumu, yra didesni, o UWB padėties nustatymo tikslumo padidinimas iki milimetro lygio padės įtvirtinti jos pranašumus tokiose srityse.
Pramoninės gamybos, sandėliavimo ir logistikos srityse UWB tapo sąnaudų mažinimo ir efektyvumo didinimo įrankiu. Darbuotojai, naudojantys nešiojamuosius įrenginius su UWB technologija, gali tiksliau rasti ir sudėti įvairias detales; sukūrus valdymo sistemą, integruojančią UWB technologiją į sandėlio valdymą, galima tiksliai stebėti visų rūšių medžiagas ir personalą sandėliuose realiuoju laiku, taip pat užtikrinti atsargų kontrolę, personalo valdymą ir tuo pačiu metu pasiekti efektyvią ir be klaidų nepilotuojamą medžiagų apyvartą naudojant AGV įrangą, o tai gali gerokai padidinti gamybos efektyvumą.
Be to, milimetrinis UWB šuolis gali atverti naujas taikymo sritis geležinkelių transporto srityje. Šiuo metu traukinių aktyvioji valdymo sistema daugiausia remiasi palydoviniu padėties nustatymu, o požeminių tunelių aplinkoje, taip pat miesto aukštybiniuose pastatuose, kanjonuose ir kitose vietose palydovinis padėties nustatymas yra linkęs sugesti. UWB technologija traukinių CBTC padėties nustatymo ir navigacijos, susidūrimų vengimo ir ankstyvojo įspėjimo apie susidūrimus sistemose, tiksliame traukinių stabdyme ir kt. gali suteikti patikimesnę techninę paramą geležinkelių transporto saugai ir kontrolei. Šiuo metu tokio pobūdžio taikymas Europoje ir Jungtinėse Amerikos Valstijose turi pavienius taikymo atvejus.
C terminalų rinkoje UWB tikslumo padidinimas iki milimetro atvers naujų taikymo scenarijų, be skaitmeninių raktų, transporto priemonių scenose. Pavyzdžiui, automatinis parkavimas su aptarnavimu, automatiniai mokėjimai ir pan. Tuo pačiu metu, remiantis dirbtinio intelekto technologija, taip pat galima „išmokti“ naudotojo judėjimo modelius ir įpročius, taip pagerinant automatinio vairavimo technologijos našumą.
Buitinės elektronikos srityje UWB gali tapti standartine išmaniųjų telefonų technologija, atsirandant skaitmeninių automobilio raktelių sąveikai su automobiliais. UWB tikslumo padidėjimas ne tik atveria platesnę taikymo sritį produktų padėties nustatymui ir paieškai, bet ir atveria naujas taikymo sritis įrangos sąveikos scenarijams. Pavyzdžiui, tikslus UWB diapazonas leidžia tiksliai valdyti atstumą tarp įrenginių, koreguoti papildytos realybės scenos konstrukciją, kad žaidimai, garsas ir vaizdas būtų geresni sensoriniai.
Įrašo laikas: 2023 m. rugsėjo 4 d.