מקור: Ulink Media
מחבר: 旸谷
לאחרונה, חברת המוליכים למחצה ההולנדית NXP, בשיתוף עם חברת Lateration XYZ הגרמנית, צברה את היכולת להשיג מיקום מדויק ברמת המילימטר של פריטים והתקנים אחרים של UWB באמצעות טכנולוגיית פס רחב במיוחד. פתרון חדש זה מביא אפשרויות חדשות עבור תרחישי יישומים שונים הדורשים מיקום ומעקב מדויקים, המסמן התקדמות חיונית בהיסטוריה של פיתוח טכנולוגיית UWB.
למעשה, הדיוק הנוכחי של UWB ברמת הסנטימטר, בתחום המיצוב, נעשה במהירות, והעלות הגבוהה יותר של החומרה גם מעניקה למשתמשים ולספקי הפתרונות כאבי ראש כיצד לפתור את קשיי העלויות והפריסה. בזמן הזה "לגלגל" לרמת המילימטר, האם זה הכרחי? ו-UWB ברמת מילימטר יביא אילו הזדמנויות בשוק?
מדוע קשה להגיע ל-UWB בקנה מידה מילימטר?
כשיטת מיצוב וטווח טווח דיוק גבוה, דיוק גבוה, אבטחה גבוהה, מיקום UWB בתוך הבית יכול להגיע תיאורטית לדיוק מילימטר או אפילו מיקרומטר, אך בפריסה בפועל, הוא נשאר ברמת סנטימטר במשך זמן רב, בעיקר בשל לגורמים הבאים המשפיעים על הדיוק בפועל של מיקום UWB:
1. ההשפעה של מצב פריסת חיישן על דיוק המיקום
בתהליך פתרון דיוק המיקום בפועל, הגידול במספר החיישנים פירושה הגדלה של מידע מיותר, והמידע המיותר העשיר יכול להפחית עוד יותר את שגיאת המיקום. עם זאת, דיוק המיקום אינו עולה עם החיישנים הטובים ביותר, וכאשר מספר החיישנים גדל למספר מסוים, התרומה לדיוק המיקום אינה גדולה עם גידול החיישנים. והגידול במספר החיישנים אומר שעלות הציוד עולה. לכן, כיצד למצוא איזון בין מספר החיישנים לבין דיוק המיקום, ולפיכך פריסה סבירה של חיישני UWB היא מוקד המחקר על השפעת פריסת החיישנים על דיוק המיקום.
2. השפעת אפקט רב-נתיבים
אותות מיקום UWB אולטרה-wideband משתקפים ונשברים על ידי הסביבה הסובבת כגון קירות, זכוכית וחפצים פנימיים כגון שולחנות עבודה במהלך תהליך ההפצה, וכתוצאה מכך אפקטים מרובי נתיבים. האות משתנה בהשהייה, משרעת ופאזה, מה שגורם להנחתה אנרגטית וירידה ביחס האות לרעש, מה שמוביל לעובדה שהאות שהגיע ראשון אינו ישיר, מה שגורם לשגיאות טווח וירידה בדיוק המיקום. . לכן, דיכוי אפקטיבי של אפקט ריבוי הנתיבים יכול לשפר את דיוק המיקום, והשיטות הנוכחיות לדיכוי ריבוי נתיבים כוללות בעיקר טכניקות של MUSIC, ESPRIT וטכניקות זיהוי קצוות.
3. השפעה של NLOS
התפשטות קו ראייה (LOS) היא התנאי הראשון וההכרחי כדי להבטיח את הדיוק של תוצאות מדידת האות, כאשר לא ניתן לעמוד בתנאים בין יעד המיקום הנייד לתחנת הבסיס, התפשטות האות יכולה להתבצע רק הושלם בתנאים שאינם קו ראייה כגון שבירה ודיפרקציה. בשלב זה, הזמן של הפולס המגיע הראשון אינו מייצג את הערך האמיתי של TOA, והכיוון של הפולס המגיע הראשון אינו הערך האמיתי של AOA, מה שיגרום לשגיאת מיקום מסוימת. נכון להיום, השיטות העיקריות לביטול השגיאה שאינה קו ראייה הן שיטת Wylie ושיטת חיסול המתאם.
4. השפעת גוף האדם על דיוק המיקום
המרכיב העיקרי של גוף האדם הוא מים, למים על אות הדופק האלחוטי UWB יש אפקט קליטה חזק, וכתוצאה מכך הנחתה של עוצמת האות, סטיית מידע מטווח ומשפיעה על אפקט המיקום הסופי.
5. השפעת היחלשות חדירת האותות
כל חדירת אות דרך קירות וישויות אחרות תיחלש, UWB אינו יוצא מן הכלל. כאשר מיקום UWB חודר לקיר לבנים רגיל, האות ייחלש בכמחצית. שינויים בזמן העברת האות עקב חדירת קיר ישפיעו גם על דיוק המיקום.
בשל גוף האדם, קשה לעקוף את חדירת האות הנגרמת עקב דיוק ההשפעה, ה-NXP וחברת LaterationXYZ הגרמנית יעברו פתרונות פריסת חיישנים חדשניים לשיפור טכנולוגיית UWB, לא הייתה תצוגה ספציפית של תוצאות חדשניות , אני יכול להשתחרר רק מהאתר הרשמי של NXP מאמרים טכניים קודמים כדי לעשות את הספקולציות הרלוונטיות.
באשר למוטיבציה לשפר את הדיוק של UWB, אני מאמין שזהו קודם כל NXP כשחקן ה-UWB המוביל בעולם להתמודד עם היצרנים המקומיים הנוכחיים של חדשנות בקנה מידה גדול במצב הפריצה ובהגנה טכנית. אחרי הכל, טכנולוגיית ה-UWB הנוכחית עדיין בשלב הפיתוח המשגשג, והעלות, היישום והקנה מידה המתאימים עדיין לא התייצבו, בשלב זה, יצרנים מקומיים מודאגים יותר ממוצרי UWB בהקדם האפשרי לנחות ולהפיץ, לתפוס את השוק, אין לי זמן לדאוג לדיוק ה-UWB כדי לשפר את החדשנות. ל-NXP, כאחד השחקנים המובילים בתחום ה-UWB, יש מערכת אקולוגית שלמה של המוצר וכן שנים רבות של חריש עמוק של החוזק הטכני המצטבר, נוח יותר לביצוע חדשנות ה-UWB.
שנית, NXP הפעם לקראת UWB ברמת מילימטר, רואה גם את הפוטנציאל האינסופי של הפיתוח העתידי של UWB ומשוכנע ששיפור הדיוק יביא לשוק יישומים חדשים.
לדעתי, היתרון של UWB ימשיך להשתפר עם התקדמות "תשתית חדשה" של 5G וירחיב עוד יותר את קואורדינטות הערך שלה בתהליך השדרוג התעשייתי של העצמה החכמה של 5G.
בעבר, ברשת 2G/3G/4G, תרחישי המיקום הסלולרי התמקדו בעיקר בשיחות חירום, גישה למיקום חוקי ויישומים אחרים, דרישות דיוק המיקום אינן גבוהות, בהתבסס על דיוק מיקום גס של מזהה סלולרי מעשרות מטרים ועד מאות של מטרים. בעוד ש-5G משתמש בשיטות קידוד חדשות, היתוך קרן, מערכי אנטנות בקנה מידה גדול, ספקטרום גלים של מילימטר וטכנולוגיות אחרות, טכנולוגיית רוחב הפס ומערך האנטנות הגדולים שלה, מספקים את הבסיס למדידת מרחק ברמת דיוק גבוהה ומדידות זווית ברמת דיוק גבוהה. לכן, סבב נוסף של ספרינט UWB בתחום הדיוק נתמך ברקע העידן המקביל, הבסיס הטכנולוגי וסיכויי יישום מספיקים, וניתן להתייחס לספרינט דיוק UWB זה כפריסה מוקדמת לעמידה בשדרוג המודיעין הדיגיטלי.
אילו שווקים ייפתחו Millimeter UW?
נכון לעכשיו, הפצת השוק של UWB מאופיינת בעיקר בפיזור B-end וריכוז C-end. באפליקציה, ל-B-end יש יותר מקרי שימוש, ול-C-end יש יותר מרחב דמיון לכריית ביצועים. לדעתי, החידוש הזה המתמקד בביצועי מיצוב מגבש את היתרונות של UWB במיצוב מדויק, מה שלא רק מביא פריצות דרך לביצועים עבור יישומים קיימים אלא גם יוצר הזדמנויות עבור UWB לפתוח מרחב יישומים חדש.
בשוק B-end, עבור פארקים, מפעלים, ארגונים ותרחישים אחרים, הסביבה האלחוטית של האזור הספציפי שלה בטוחה יחסית, וניתן להבטיח דיוק מיקום באופן עקבי, בעוד שסצנות כאלה גם מקיימות דרישה יציבה לתפיסת מיקום מדויקת. או יהפוך ל-UWB ברמת מילימטר יכוון בקרוב ליתרון השוק.
בתרחיש הכרייה, עם התקדמות בניית מכרות חכמה, פתרון ההיתוך של "מיצוב 5G+UWB" יכול להפוך את מערכת הכרייה החכמה להשלמת מיצוב בזמן קצר מאוד, להשיג את השילוב המושלם של מיקום מדויק וצריכת חשמל נמוכה, ו להבין את המאפיינים של דיוק גבוה, קיבולת גדולה וזמן המתנה ארוך וכו'. במקביל, בהתבסס על ניהול הבטיחות של המכרה, ניתן להשתמש בו כדי להבטיח את בטיחות המכרה ואת ניהול הבטיחות של המכרה. במקביל, בהתבסס על הדרישה הקשה לניהול בטיחות במכרות, UWB ישמש גם בניהול היומיומי של כוח אדם ומסלול מכוניות. כיום, בארץ יש היקף מסוים של מכרות פחם כ-4000 לערך, והביקוש הממוצע לתחנת הבסיס של כל מכרה פחם הוא כ-100 לערך, וממנו ניתן להעריך כי סך הביקוש לתחנת בסיס מכרה פחם הוא כ 400,000, מספר כורי הפחם בסך הכל כ-4 מיליון בני אדם בערך, לפי תווית 1 person 1, הביקוש ל-UWB מתאר כ-4 מיליון בערך. על פי משתמש הקצה הנוכחי לקנות מחיר שוק יחיד, שוק הפחם בשוק החומרה של UWB "תחנת בסיס + תג" הוא כ-4 מיליארד ערך תפוקה.
כרייה וכרייה תרחישים דומים בסיכון גבוה והפקת נפט, תחנות כוח, מפעלים כימיים וכו', צרכי ניהול הבטיחות לדרישות דיוק מיקום גבוהים יותר, דיוק מיקום UWB עד לשיפור ברמת מילימטר יעזור לגבש את היתרונות שלו באזורים כאלה.
בתרחישי ייצור תעשייתי, אחסנה ולוגיסטיקה, UWB הפך לכלי להפחתת עלויות ויעילות. עובדים המשתמשים במכשירי כף יד עם טכנולוגיית UWB יכולים לאתר ולמקם חלקים שונים בצורה מדויקת יותר; בניית מערכת ניהול המשלבת טכנולוגיית UWB בניהול מחסנים יכולה לנטר במדויק את כל סוגי החומרים והכוח אדם במחסנים בזמן אמת, ולהשיג בקרת מלאי, ניהול כוח אדם, ובמקביל גם להשיג חומר בלתי מאויש יעיל וללא שגיאות מחזור באמצעות ציוד AGV, שיכול לשפר מאוד את יעילות הייצור.
בנוסף, זינוק המילימטר של UWB יכול לפתוח גם יישומים חדשים בתחום התחבורה ברכבת. נכון לעכשיו, מערכת הבקרה האקטיבית של הרכבת מסתמכת בעיקר על מיקום לווייני להשלמתו, עבור סביבת המנהרות התת-קרקעיות כמו גם בניינים רבי קומות עירוניים, קניונים וסצנות אחרות, מיקום לווייני מועד לכישלון. טכנולוגיית UWB במיצוב וניווט CBTC ברכבת, עמודה למניעת התנגשות והתרעה מוקדמת מהתנגשות, עצירת דיוק של הרכבת וכו', יכולה לספק תמיכה טכנית אמינה יותר לבטיחות ובקרה של תחבורה ברכבת. נכון לעכשיו, סוג זה של פניות באירופה ובארצות הברית פיזר מקרי בקשות.
בשוק מסוף C, שיפור דיוק UWB עד רמת מילימטר יפתח תרחישי יישומים חדשים מלבד מפתחות דיגיטליים לזירת הרכב. למשל, שירות חניה אוטומטי, תשלום אוטומטי וכדומה. יחד עם זאת, המבוססת על טכנולוגיית בינה מלאכותית, יכולה לבוא גם "ללמוד" את דפוסי התנועה וההרגלים של המשתמש, ולשפר את הביצועים של טכנולוגיית הנהיגה האוטומטית.
בתחום האלקטרוניקה הצרכנית, UWB עשויה להפוך לטכנולוגיה הסטנדרטית עבור סמארטפונים תחת גל האינטראקציה של מכונית-מכונה של מפתחות רכב דיגיטליים. בנוסף לפתיחת מרחב יישומים רחב יותר עבור מיקום וחיפוש מוצרים, שיפור הדיוק של UWB יכול גם לפתוח מרחב יישומים חדש עבור תרחישי אינטראקציה עם ציוד. לדוגמה, הטווח המדויק של UWB יכול לשלוט במדויק על המרחק בין מכשירים, כדי להתאים את בניית סצינת המציאות הרבודה, עבור המשחק, האודיו והווידאו כדי להביא חוויה חושית טובה יותר.
זמן פרסום: 04-04-2023