Original: Ulink Media
Autor: 旸谷
Recientemente, la empresa neerlandesa de semiconductores NXP, en colaboración con la empresa alemana Lateration XYZ, ha logrado posicionar con precisión milimétrica otros artículos y dispositivos UWB mediante tecnología de banda ultraancha. Esta nueva solución ofrece nuevas posibilidades para diversos escenarios de aplicación que requieren posicionamiento y seguimiento precisos, lo que supone un avance fundamental en el desarrollo de la tecnología UWB.
De hecho, la precisión centimétrica actual de la UWB en el campo del posicionamiento se ha alcanzado rápidamente, y el mayor coste del hardware también genera problemas para usuarios y proveedores de soluciones, que deben resolver los problemas de coste e implementación. ¿Es necesario ahora pasar al nivel milimétrico? ¿Qué oportunidades de mercado traerá la UWB milimétrica?
¿Por qué es difícil alcanzar la escala milimétrica UWB?
Como método de posicionamiento y medición de distancia de alta precisión, alta exactitud y alta seguridad, el posicionamiento en interiores UWB puede alcanzar teóricamente una precisión milimétrica o incluso micrométrica, pero en la implementación real, se ha mantenido a nivel de centímetros durante mucho tiempo, principalmente debido a los siguientes factores que afectan la precisión real del posicionamiento UWB:
1. El impacto del modo de despliegue del sensor en la precisión del posicionamiento
En el proceso real de resolución de la precisión de posicionamiento, el aumento del número de sensores implica un aumento de la información redundante, y la información redundante enriquecida puede reducir aún más el error de posicionamiento. Sin embargo, la precisión de posicionamiento no aumenta con los mejores sensores, y cuando el número de sensores se incrementa a un cierto número, la contribución a la precisión de posicionamiento no es significativa con el aumento de sensores. Además, el aumento del número de sensores implica un aumento del costo del equipo. Por lo tanto, cómo encontrar un equilibrio entre el número de sensores y la precisión de posicionamiento, y así implementar razonablemente sensores UWB, es el enfoque de la investigación sobre el impacto de la implementación de sensores en la precisión de posicionamiento.
2. Influencia del efecto multitrayecto
Las señales de posicionamiento de banda ultraancha UWB se reflejan y refractan en el entorno circundante, como paredes, vidrio y objetos interiores como escritorios, durante el proceso de propagación, lo que genera efectos multitrayecto. La señal cambia en retardo, amplitud y fase, lo que resulta en una atenuación de energía y una disminución de la relación señal-ruido. Esto hace que la primera señal alcanzada no sea directa, lo que causa errores de medición de distancia y una disminución de la precisión de posicionamiento. Por lo tanto, la supresión eficaz del efecto multitrayecto puede mejorar la precisión de posicionamiento. Los métodos actuales para suprimir el efecto multitrayecto incluyen principalmente técnicas como MUSIC, ESPRIT y detección de bordes.
3. Impacto de NLOS
La propagación en línea de visión (LOS) es el requisito fundamental para garantizar la precisión de los resultados de la medición de la señal. Cuando no se cumplen las condiciones entre el objetivo de posicionamiento móvil y la estación base, la propagación de la señal solo puede completarse en condiciones sin línea de visión, como la refracción y la difracción. En este caso, el tiempo del primer pulso que llega no representa el valor real de TOA, ni su dirección coincide con el valor real de AOA, lo que provoca un cierto error de posicionamiento. Actualmente, los principales métodos para eliminar el error sin línea de visión son el método Wylie y el método de eliminación de correlación.
4. El impacto del cuerpo humano en la precisión del posicionamiento
El componente principal del cuerpo humano es el agua, el agua en la señal de pulso inalámbrica UWB tiene un fuerte efecto de absorción, lo que resulta en la atenuación de la intensidad de la señal, la desviación de la información de alcance y afecta el efecto de posicionamiento final.
5. Impacto del debilitamiento de la penetración de la señal
Cualquier penetración de señal a través de paredes u otros elementos se debilitará, y la UWB no es la excepción. Cuando el posicionamiento UWB atraviesa una pared de ladrillo común, la señal se debilita aproximadamente a la mitad. Los cambios en el tiempo de transmisión de la señal debido a la penetración en la pared también afectarán la precisión del posicionamiento.
Debido al cuerpo humano, la penetración de la señal provocada por la precisión del impacto es difícil de evitar, NXP y la empresa alemana LaterationXYZ mejorarán la tecnología UWB mediante soluciones de diseño de sensores innovadores, no ha habido una exhibición específica de resultados innovadores, solo puedo publicar desde el sitio web oficial de NXP artículos técnicos anteriores para hacer la especulación relevante.
En cuanto a la motivación para mejorar la precisión de la banda ultraancha (UWB), creo que NXP, como líder mundial en UWB, se centra en la innovación a gran escala de los fabricantes nacionales en materia de innovación y defensa técnica. Dado que la tecnología UWB se encuentra en pleno auge, su coste, aplicación y escala aún no se han estabilizado. Por el momento, los fabricantes nacionales se preocupan más por la rápida expansión de sus productos UWB para conquistar el mercado, sin dedicar tiempo a mejorar la precisión de la UWB. NXP, como uno de los principales actores en el campo de la UWB, cuenta con un completo ecosistema de productos y una sólida experiencia técnica acumulada durante muchos años, lo que facilita la innovación en UWB.
En segundo lugar, NXP, esta vez hacia el nivel milimétrico UWB, también ve el potencial infinito del desarrollo futuro de UWB y está convencido de que la mejora de la precisión traerá nuevas aplicaciones al mercado.
En mi opinión, las ventajas de UWB seguirán mejorando con el avance de la "nueva infraestructura" 5G, y ampliarán aún más sus coordenadas de valor en el proceso de actualización industrial del empoderamiento inteligente 5G.
Anteriormente, en las redes 2G/3G/4G, los escenarios de posicionamiento móvil se centraban principalmente en llamadas de emergencia, acceso a ubicación legal y otras aplicaciones. Los requisitos de precisión de posicionamiento no eran altos, basándose en la precisión de posicionamiento aproximado de Cell ID, que oscilaba entre decenas y cientos de metros. Si bien el 5G utiliza nuevos métodos de codificación, fusión de haces, conjuntos de antenas a gran escala, espectro de ondas milimétricas y otras tecnologías, su gran ancho de banda y la tecnología de conjuntos de antenas sientan las bases para la medición de distancias y ángulos de alta precisión. Por lo tanto, una nueva ronda de desarrollo de UWB en el campo de la precisión se sustenta en los antecedentes de la era, la base tecnológica y las amplias perspectivas de aplicación correspondientes. Este desarrollo de precisión de UWB puede considerarse un paso previo para la modernización de la inteligencia digital.
¿Qué mercados abrirá Millimetre UW?
Actualmente, la distribución del mercado de UWB se caracteriza principalmente por la dispersión del extremo B y la concentración del extremo C. En la práctica, el extremo B tiene más casos de uso, mientras que el extremo C ofrece un mayor potencial para la minería de rendimiento. En mi opinión, esta innovación centrada en el rendimiento de posicionamiento consolida las ventajas de UWB en el posicionamiento preciso, lo que no solo supone un avance en el rendimiento de las aplicaciones existentes, sino que también crea oportunidades para que UWB abra nuevas posibilidades de aplicación.
En el mercado de extremo B, para parques, fábricas, empresas y otros escenarios, el entorno inalámbrico de su área específica es relativamente seguro y la precisión de posicionamiento se puede garantizar de manera constante, mientras que tales escenas también mantienen una demanda estable de percepción de posicionamiento precisa, o se convertirán en un UWB de nivel milimétrico que pronto apuntará a la ventaja del mercado.
En el sector minero, con el avance de la construcción de minas inteligentes, la solución de fusión de posicionamiento 5G + UWB permite que el sistema de minería inteligente complete el posicionamiento en muy poco tiempo, logrando la combinación perfecta de posicionamiento preciso y bajo consumo de energía, y logrando características como alta precisión, gran capacidad y largo tiempo de espera. Al mismo tiempo, basándose en la gestión de seguridad minera, se puede utilizar para garantizar la seguridad de la mina y su gestión. Asimismo, dada la alta demanda de gestión de seguridad minera, la UWB también se utilizará en la gestión diaria del personal y en la gestión de vehículos. Actualmente, el país cuenta con unas 4.000 minas de carbón, con una demanda promedio de unas 100 estaciones base por mina. Se estima que la demanda total de estaciones base en minas de carbón es de aproximadamente 400.000, el número total de mineros de carbón es de aproximadamente 4 millones (según una etiqueta por persona), y la demanda de etiquetas UWB es de aproximadamente 4 millones. De acuerdo con el precio actual del mercado único de compra del usuario final, el mercado de carbón en el mercado de hardware UWB "estación base + etiqueta" tiene un valor de producción de aproximadamente 4 mil millones.
En escenarios de alto riesgo similares a la minería y la extracción de petróleo, plantas de energía, plantas químicas, etc., las necesidades de gestión de seguridad para los requisitos de precisión de posicionamiento son más altas, la precisión de posicionamiento UWB a nivel milimétrico ayudará a consolidar sus ventajas en tales áreas.
En la fabricación industrial, el almacenamiento y la logística, la tecnología UWB se ha convertido en una herramienta clave para la reducción de costos y la eficiencia. Los trabajadores que utilizan dispositivos portátiles con tecnología UWB pueden localizar y colocar diversas piezas con mayor precisión. La construcción de un sistema de gestión que integra la tecnología UWB en la gestión de almacenes permite supervisar con precisión todo tipo de materiales y personal en los almacenes en tiempo real, así como controlar el inventario y el personal, y, al mismo tiempo, lograr una rotación de materiales sin personal eficiente y sin errores mediante equipos AGV, lo que mejora considerablemente la eficiencia de la producción.
Además, el avance milimétrico de la UWB también puede abrir nuevas aplicaciones en el transporte ferroviario. Actualmente, el sistema de control activo del tren se basa principalmente en el posicionamiento satelital. En entornos de túneles subterráneos, rascacielos urbanos, cañones y otros escenarios, el posicionamiento satelital es propenso a fallas. La tecnología UWB, presente en el posicionamiento y navegación CBTC de trenes, la prevención y alerta temprana de colisiones, la detención precisa de trenes, etc., puede proporcionar un soporte técnico más confiable para la seguridad y el control del transporte ferroviario. Actualmente, este tipo de aplicación en Europa y Estados Unidos cuenta con pocos casos de aplicación.
En el mercado de terminales C, la precisión milimétrica de la banda ultraancha (UWB) abrirá nuevas posibilidades de aplicación, además de las llaves digitales, en el ámbito vehicular. Por ejemplo, el servicio de valet parking automático, el pago automático, etc. Al mismo tiempo, gracias a la tecnología de inteligencia artificial, también podrá aprender los patrones y hábitos de movimiento del usuario y mejorar el rendimiento de la tecnología de conducción autónoma.
En el campo de la electrónica de consumo, la UWB podría convertirse en la tecnología estándar para smartphones gracias a la creciente interacción entre vehículos y llaves digitales. Además de ampliar el campo de aplicación para el posicionamiento y la búsqueda de productos, la mejora de la precisión de la UWB también puede abrir nuevas posibilidades para la interacción con equipos. Por ejemplo, el alcance preciso de la UWB permite controlar con precisión la distancia entre dispositivos y ajustar la creación de escenas de realidad aumentada para juegos, audio y vídeo, ofreciendo una mejor experiencia sensorial.
Hora de publicación: 04-sep-2023