Original: Ulink Media
Autor: 旸谷
Kürzlich hat das niederländische Halbleiterunternehmen NXP in Zusammenarbeit mit dem deutschen Unternehmen LaterationDiese neue Lösung bietet neue Möglichkeiten für verschiedene Anwendungsszenarien, die eine präzise Positionierung und Verfolgung erfordern, und stellt einen wesentlichen Fortschritt in der Geschichte der Entwicklung der UWB-Technologie dar.
Tatsächlich wurde die derzeitige zentimetergenaue UWB-Genauigkeit im Bereich der Positionierung schnell erreicht, und die höheren Hardwarekosten bereiten Benutzern und Lösungsanbietern auch Kopfzerbrechen bei der Lösung der Kosten- und Bereitstellungsschwierigkeiten.Ist es zu diesem Zeitpunkt notwendig, auf den Millimeter genau zu „rollen“?Und welche Marktchancen bringt UWB im Millimeterbereich?
Warum ist UWB im Millimeterbereich schwer zu erreichen?
Als hochpräzise, hochgenaue und hochsichere Ortungs- und Entfernungsmethode kann die UWB-Ortung in Innenräumen theoretisch eine Genauigkeit im Millimeter- oder sogar Mikrometerbereich erreichen, aber im tatsächlichen Einsatz blieb sie lange Zeit auf dem Zentimeterniveau, was hauptsächlich darauf zurückzuführen ist auf die folgenden Faktoren zurückzuführen, die die tatsächliche Genauigkeit der UWB-Positionierung beeinflussen:
1. Der Einfluss des Sensoreinsatzmodus auf die Positionierungsgenauigkeit
Im eigentlichen Prozess zur Lösung der Positionsgenauigkeit bedeutet die Erhöhung der Anzahl der Sensoren eine Zunahme redundanter Informationen, und die reichhaltigen redundanten Informationen können den Positionierungsfehler weiter reduzieren.Allerdings erhöht sich die Positionierungsgenauigkeit mit den besten Sensoren nicht, und wenn die Anzahl der Sensoren auf eine bestimmte Anzahl erhöht wird, ist der Beitrag zur Positionierungsgenauigkeit mit der Zunahme der Sensoren nicht groß.Und mit der zunehmenden Anzahl an Sensoren steigen auch die Kosten für die Ausrüstung.Daher steht die Frage, wie ein Gleichgewicht zwischen der Anzahl der Sensoren und der Positionierungsgenauigkeit und damit ein sinnvoller Einsatz von UWB-Sensoren gefunden werden kann, im Mittelpunkt der Forschung zu den Auswirkungen des Sensoreinsatzes auf die Positionierungsgenauigkeit.
2. Einfluss des Mehrwegeeffekts
UWB-Ultrabreitband-Positionierungssignale werden während des Ausbreitungsprozesses von der Umgebung wie Wänden, Glas und Innenobjekten wie Schreibtischen reflektiert und gebrochen, was zu Mehrwegeeffekten führt.Das Signal ändert sich in Verzögerung, Amplitude und Phase, was zu einer Energiedämpfung und einer Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses führt, was dazu führt, dass das zuerst erreichte Signal nicht direkt ist, was zu Entfernungsfehlern und einer Verringerung der Positionierungsgenauigkeit führt .Daher kann eine wirksame Unterdrückung des Mehrwegeeffekts die Positionierungsgenauigkeit verbessern, und die aktuellen Methoden zur Unterdrückung von Mehrwegewegen umfassen hauptsächlich MUSIC-, ESPRIT- und Kantenerkennungstechniken.
3. NLOS-Auswirkungen
Die Sichtlinienausbreitung (LOS) ist die erste und Voraussetzung für die Gewährleistung der Genauigkeit der Signalmessergebnisse. Wenn die Bedingungen zwischen dem mobilen Positionierungsziel und der Basisstation nicht erfüllt werden können, kann die Signalausbreitung nur erfolgen unter Nicht-Sichtlinienbedingungen wie Brechung und Beugung durchgeführt.Zu diesem Zeitpunkt stellt die Zeit des ersten ankommenden Impulses nicht den tatsächlichen Wert von TOA dar, und die Richtung des ersten ankommenden Impulses entspricht nicht dem tatsächlichen Wert von AOA, was zu einem bestimmten Positionierungsfehler führt.Derzeit sind die wichtigsten Methoden zur Eliminierung des Nicht-Sichtlinienfehlers die Wylie-Methode und die Korrelationseliminierungsmethode.
4. Der Einfluss des menschlichen Körpers auf die Positionierungsgenauigkeit
Der Hauptbestandteil des menschlichen Körpers ist Wasser. Wasser hat auf das UWB-Funkimpulssignal eine starke Absorptionswirkung, was zu einer Signalstärkedämpfung, einer Abweichung der Entfernungsinformationen und einer Beeinträchtigung des endgültigen Positionierungseffekts führt
5. Auswirkungen der Schwächung der Signaldurchdringung
Jegliche Signaldurchdringung durch Wände und andere Objekte wird geschwächt, UWB bildet da keine Ausnahme.Wenn die UWB-Positionierung eine gewöhnliche Mauer durchdringt, wird das Signal um etwa die Hälfte geschwächt.Auch Änderungen der Signalübertragungszeit aufgrund von Wanddurchdringungen wirken sich auf die Positionierungsgenauigkeit aus.
Aufgrund des menschlichen Körpers ist die durch die Genauigkeit des Aufpralls verursachte Signaldurchdringung schwer zu umgehen. Das NXP und das deutsche Unternehmen LaterationXYZ werden durch innovative Sensorlayoutlösungen die UWB-Technologie verbessern, es gab keine konkrete Darstellung innovativer Ergebnisse , Ich kann nur von der offiziellen NXP-Website frühere technische Artikel freigeben, um entsprechende Spekulationen anzustellen.
Was die Motivation zur Verbesserung der Genauigkeit von UWB angeht, glaube ich, dass dies in erster Linie NXP als weltweit führender UWB-Player ist, der sich mit den aktuellen inländischen Herstellern groß angelegter Innovationen in der Breakout-Situation und der technischen Verteidigung auseinandersetzt.Schließlich befindet sich die aktuelle UWB-Technologie noch in der boomenden Entwicklungsphase und die entsprechenden Kosten, Anwendungen und Größenordnungen sind noch nicht stabilisiert. Derzeit sind inländische Hersteller mehr darauf bedacht, die UWB-Produkte so schnell wie möglich auf den Markt zu bringen und Verbreitung, um den Markt zu erobern, haben keine Zeit, sich um die UWB-Genauigkeit zu kümmern, um die Innovation zu verbessern.Als einer der Top-Player im UWB-Bereich verfügt NXP über ein komplettes Produktökosystem sowie über viele Jahre intensiver Nutzung der angesammelten technischen Stärke, was die Umsetzung der UWB-Innovation komfortabler macht.
Zweitens sieht NXP, diesmal in Richtung UWB im Millimeterbereich, auch das unendliche Potenzial der zukünftigen Entwicklung von UWB und ist überzeugt, dass die Verbesserung der Präzision neue Anwendungen auf den Markt bringen wird.
Meiner Meinung nach wird sich der Nutzen von UWB mit der Weiterentwicklung der „neuen 5G-Infrastruktur“ weiter verbessern und seine Wertkoordinaten im Prozess der industriellen Modernisierung der intelligenten 5G-Befähigung weiter ausbauen.
Zuvor konzentrierten sich mobile Positionierungsszenarien im 2G/3G/4G-Netzwerk hauptsächlich auf Notrufe, legalen Standortzugriff und andere Anwendungen. Die Anforderungen an die Positionierungsgenauigkeit sind nicht hoch, basierend auf der groben Positionierungsgenauigkeit von Cell ID von mehreren zehn Metern bis zu Hunderten Meter.Während 5G neue Codierungsmethoden, Strahlfusion, große Antennenarrays, Millimeterwellenspektrum und andere Technologien nutzt, bilden seine große Bandbreite und die Antennenarray-Technologie die Grundlage für hochpräzise Entfernungsmessung und hochpräzise Winkelmessung.Daher wird eine weitere Runde des UWB-Sprints im Bereich der Genauigkeit durch den entsprechenden Zeithintergrund, die Technologiegrundlage und ausreichende Anwendungsaussichten unterstützt, und dieser UWB-Genauigkeitssprint kann als Vorentwurf für die Weiterentwicklung der digitalen Intelligenz angesehen werden.
Welche Märkte wird Millimeter UW erschließen?
Derzeit ist die Marktverteilung von UWB hauptsächlich durch B-End-Dispersion und C-End-Konzentration gekennzeichnet.In der Anwendung verfügt das B-Ende über mehr Anwendungsfälle und das C-Ende über mehr Spielraum für Performance Mining.Meiner Meinung nach festigt diese Innovation, die sich auf die Positionierungsleistung konzentriert, die Vorteile von UWB bei der präzisen Positionierung, was nicht nur Leistungsdurchbrüche für bestehende Anwendungen bringt, sondern auch Möglichkeiten für UWB schafft, neue Anwendungsbereiche zu erschließen.
Im B-End-Markt für Parks, Fabriken, Unternehmen und andere Szenarien ist die drahtlose Umgebung ihres spezifischen Bereichs relativ sicher und die Positionierungsgenauigkeit kann durchgängig garantiert werden, während in solchen Szenen auch eine stabile Nachfrage nach genauer Positionierungswahrnehmung aufrechterhalten wird. oder wird ein Millimeter-UWB werden, wird bald auf den Vorteil des Marktes ausgerichtet sein.
Im Bergbauszenario kann mit der Weiterentwicklung des intelligenten Minenbaus die Fusionslösung „5G+UWB-Positionierung“ dafür sorgen, dass das intelligente Bergbausystem die Positionierung in sehr kurzer Zeit abschließt und die perfekte Kombination aus präziser Positionierung und geringem Stromverbrauch erreicht Erkennen Sie die Eigenschaften hoher Präzision, großer Kapazität und langer Standby-Zeit usw. Gleichzeitig kann es auf der Grundlage des Sicherheitsmanagements der Mine verwendet werden, um die Sicherheit der Mine und das Sicherheitsmanagement der Mine zu gewährleisten.Gleichzeitig wird UWB aufgrund der hohen Nachfrage nach Minensicherheitsmanagement auch im täglichen Management von Personal und Fahrzeugen eingesetzt.Derzeit gibt es im Land etwa 4.000 Kohlebergwerke, und die durchschnittliche Nachfrage nach der Basisstation jedes Kohlebergwerks liegt bei etwa 100. Daraus lässt sich abschätzen, dass die Gesamtnachfrage nach der Basisstation des Kohlebergwerks etwa bei etwa 100 liegt 400.000, die Zahl der Kohlebergleute beträgt insgesamt etwa 4 Millionen Menschen, laut 1-Person-1-Label beträgt die Nachfrage nach UWB-Tags etwa 4 Millionen.Nach Angaben des aktuellen Endverbrauchers zum Einzelmarktpreis beträgt der Produktionswert des Kohlemarktes im UWB-Hardwaremarkt „Basisstation + Tag“ etwa 4 Milliarden.
Bergbau und Bergbau ähneln Hochrisikoszenarien und Ölförderung, Kraftwerken, Chemieanlagen usw., die Anforderungen an das Sicherheitsmanagement an die Positionierungsgenauigkeit sind höher, und die Verbesserung der UWB-Positionierungsgenauigkeit auf Millimeterebene wird dazu beitragen, seine Vorteile in solchen Bereichen zu festigen.
In industriellen Fertigungs-, Lager- und Logistikszenarien ist UWB zu einem Werkzeug zur Kostensenkung und Effizienz geworden.Arbeiter, die Handgeräte mit UWB-Technologie verwenden, können verschiedene Teile genauer lokalisieren und platzieren;Durch den Aufbau eines Managementsystems, das die UWB-Technologie in die Lagerverwaltung integriert, können alle Arten von Materialien und Personal in Lagern in Echtzeit genau überwacht, eine Bestandskontrolle und Personalverwaltung erreicht und gleichzeitig effizientes und fehlerfreies unbemanntes Material erreicht werden Umsatz durch AGV-Ausrüstung, was die Produktionseffizienz erheblich steigern kann.
Darüber hinaus kann der Millimetersprung von UWB auch neue Anwendungen im Bereich des Schienenverkehrs eröffnen.Derzeit ist das aktive Steuerungssystem des Zuges hauptsächlich auf die Satellitenpositionierung angewiesen. In der unterirdischen Tunnelumgebung sowie in städtischen Hochhäusern, Schluchten und anderen Szenen ist die Satellitenpositionierung fehleranfällig.UWB-Technologie in der Zugpositionierung und -navigation, CBTC, Kollisionsvermeidung und Kollisionsfrühwarnung, präzises Anhalten von Zügen usw. können eine zuverlässigere technische Unterstützung für die Sicherheit und Kontrolle des Schienenverkehrs bieten.Derzeit gibt es in Europa und den Vereinigten Staaten vereinzelte Anwendungsfälle für diese Art der Anwendung.
Im C-Terminal-Markt wird die UWB-Präzision auf Millimeterebene neue Anwendungsszenarien neben digitalen Schlüsseln für die Fahrzeugszene eröffnen.Zum Beispiel automatischer Parkservice, automatische Zahlung usw.Gleichzeitig kann es auf Basis der Technologie der künstlichen Intelligenz auch dazu kommen, die Bewegungsmuster und Gewohnheiten des Benutzers zu „lernen“ und die Leistung der automatischen Fahrtechnologie zu verbessern.
Im Bereich der Unterhaltungselektronik könnte UWB im Zuge der Auto-Maschine-Interaktion digitaler Autoschlüssel zur Standardtechnologie für Smartphones werden.Die Genauigkeitsverbesserung von UWB eröffnet nicht nur einen breiteren Anwendungsraum für die Positionierung und Suche von Produkten, sondern kann auch neuen Anwendungsraum für Geräteinteraktionsszenarien eröffnen.Beispielsweise kann die genaue Reichweite von UWB den Abstand zwischen Geräten genau steuern, um den Aufbau der Augmented-Reality-Szene anzupassen und Spiel, Audio und Video für ein besseres Sinneserlebnis zu sorgen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 04.09.2023