Բնօրինակը՝ Ulink Media
Հեղինակ՝ 旸谷
Վերջերս հոլանդական կիսահաղորդչային NXP ընկերությունը, գերմանական Lateration XYZ ընկերության հետ համագործակցությամբ, ձեռք է բերել այլ UWB իրերի և սարքերի միլիմետրային մակարդակի ճշգրիտ դիրքավորման հնարավորություն՝ օգտագործելով գերլայնաշերտ տեխնոլոգիա։ Այս նոր լուծումը նոր հնարավորություններ է ընձեռում ճշգրիտ դիրքավորում և հետևում պահանջող տարբեր կիրառական սցենարների համար՝ նշանակալից առաջընթաց նշելով UWB տեխնոլոգիաների զարգացման պատմության մեջ։
Իրականում, դիրքորոշման ոլորտում UWB-ի սանտիմետրային մակարդակի ճշգրտությունը արագ է ձեռք բերվել, և սարքավորումների բարձր գինը նաև գլխացավանք է առաջացնում օգտատերերի և լուծումների մատակարարների մոտ՝ կապված ծախսերի և տեղակայման դժվարությունների լուծման հետ։ Այս պահին անհրաժեշտ է «գլորել» մինչև միլիմետրային մակարդակ։ Եվ ի՞նչ շուկայական հնարավորություններ կբերի միլիմետրային մակարդակի UWB-ն։
Ինչո՞ւ է միլիմետրային մասշտաբի UWB-ին հասնելը դժվար։
Որպես բարձր ճշգրտության, բարձր ճշգրտության, բարձր անվտանգության դիրքորոշման և հեռահարության որոշման մեթոդ, UWB փակ տարածքում դիրքորոշումը տեսականորեն կարող է հասնել միլիմետրային կամ նույնիսկ միկրոմետրային ճշգրտության, բայց իրական տեղակայման դեպքում այն երկար ժամանակ մնացել է սանտիմետրային մակարդակի վրա, հիմնականում հետևյալ գործոնների պատճառով, որոնք ազդում են UWB դիրքորոշման իրական ճշգրտության վրա.
1. Սենսորի տեղակայման ռեժիմի ազդեցությունը դիրքորոշման ճշգրտության վրա
Իրական դիրքորոշման ճշգրտության լուծման գործընթացում սենսորների թվի աճը նշանակում է ավելորդ տեղեկատվության աճ, իսկ հարուստ ավելորդ տեղեկատվությունը կարող է էլ ավելի նվազեցնել դիրքորոշման սխալը: Այնուամենայնիվ, դիրքորոշման ճշգրտությունը չի աճում լավագույն սենսորների դեպքում, և երբ սենսորների թիվը մեծանում է մինչև որոշակի թիվ, դիրքորոշման ճշգրտության մեջ ներդրումը մեծ չէ սենսորների աճի հետ մեկտեղ: Եվ սենսորների թվի աճը նշանակում է, որ սարքավորումների արժեքը մեծանում է: Հետևաբար, սենսորների թվի և դիրքորոշման ճշգրտության միջև հավասարակշռություն գտնելը և, հետևաբար, UWB սենսորների ողջամիտ տեղակայումը սենսորների դիրքորոշման ճշգրտության վրա ազդեցության վերաբերյալ հետազոտության կիզակետում է:
2. Բազմակի ուղու էֆեկտի ազդեցությունը
UWB գերլայնաշերտ դիրքորոշման ազդանշանները տարածման ընթացքում անդրադարձվում և բեկվում են շրջակա միջավայրի, ինչպիսիք են պատերը, ապակին և ներքին առարկաները, ինչպիսիք են սեղանադիր համակարգիչները, կողմից, ինչը հանգեցնում է բազմաուղի էֆեկտների առաջացմանը: Ազդանշանի ուշացումը, ամպլիտուդը և փուլը փոխվում են, ինչը հանգեցնում է էներգիայի թուլացման և ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցության նվազման, ինչը հանգեցնում է նրան, որ առաջին հասած ազդանշանը ուղիղ չէ, ինչը հանգեցնում է հեռահարության սխալների և դիրքորոշման ճշգրտության նվազման: Հետևաբար, բազմաուղի էֆեկտի արդյունավետ ճնշումը կարող է բարելավել դիրքորոշման ճշգրտությունը, և բազմաուղի ճնշումը ճնշելու ներկայիս մեթոդները հիմնականում ներառում են MUSIC, ESPRIT և եզրերի հայտնաբերման տեխնիկաներ:
3. Ոչ լազերային լույսի ազդեցությունը
Տեսադաշտային տարածումը (ՏԳ) ազդանշանի չափման արդյունքների ճշգրտությունն ապահովելու առաջին և նախապայմանն է։ Երբ շարժական դիրքորոշման թիրախի և բազային կայանի միջև պայմանները չեն կարող բավարարվել, ազդանշանի տարածումը կարող է իրականացվել միայն տեսադաշտից դուրս պայմաններում, ինչպիսիք են բեկումը և դիֆրակցիան։ Այս պահին առաջին ժամանող իմպուլսի ժամանակը չի ներկայացնում TOA-ի իրական արժեքը, իսկ առաջին ժամանող իմպուլսի ուղղությունը չի համապատասխանում AOA-ի իրական արժեքին, ինչը կառաջացնի որոշակի դիրքորոշման սխալ։ Ներկայումս տեսադաշտից դուրս սխալը վերացնելու հիմնական մեթոդներն են Ուայլիի մեթոդը և կորելյացիայի վերացման մեթոդը։
4. Մարդու մարմնի ազդեցությունը դիրքավորման ճշգրտության վրա
Մարդու մարմնի հիմնական բաղադրիչը ջուրն է, UWB անլար իմպուլսային ազդանշանի վրա ջուրն ունի ուժեղ կլանման ազդեցություն, ինչը հանգեցնում է ազդանշանի ուժի թուլացմանը, տեղեկատվության հեռավորության շեղմանը և ազդում վերջնական դիրքորոշման ազդեցության վրա։
5. Ազդանշանի ներթափանցման թուլացման ազդեցությունը
Պատերի և այլ օբյեկտների միջով ազդանշանի ցանկացած ներթափանցում կթուլանա, UWB-ն բացառություն չէ: Երբ UWB դիրքավորումը թափանցում է սովորական աղյուսե պատի մեջ, ազդանշանը կթուլանա մոտ կիսով չափ: Պատի ներթափանցման պատճառով ազդանշանի փոխանցման ժամանակի փոփոխությունները նույնպես կազդեն դիրքավորման ճշգրտության վրա:
Մարդու մարմնի պատճառով ազդեցության ճշգրտության շնորհիվ ազդանշանի ներթափանցումը դժվար է շրջանցել։ NXP-ն և գերմանական LaterationXYZ ընկերությունը UWB տեխնոլոգիան բարելավելու համար նորարարական սենսորային դասավորության լուծումներ կկիրառեն, սակայն նորարարական արդյունքների կոնկրետ ցուցադրություն դեռևս չի եղել։ Համապատասխան ենթադրություններ անելու համար կարող եմ միայն NXP-ի պաշտոնական կայքից կարդալ անցյալ տեխնիկական հոդվածները։
Ինչ վերաբերում է UWB-ի ճշգրտությունը բարելավելու մոտիվացիային, կարծում եմ, որ սա առաջին հերթին NXP-ի՝ որպես աշխարհի առաջատար UWB խաղացողի, գործ ունի մեծածավալ նորարարությունների ներկայիս ներքին արտադրողների հետ՝ առաջխաղացման իրավիճակում և տեխնիկական պաշտպանության մեջ։ Ի վերջո, ներկայիս UWB տեխնոլոգիան դեռևս զարգացման բուռն փուլում է, և համապատասխան արժեքը, կիրառումը և մասշտաբը դեռևս կայունացված չեն։ Այս պահին ներքին արտադրողները ավելի շատ մտահոգված են UWB արտադրանքի հնարավորինս շուտ տարածմամբ, շուկան գրավելով, ժամանակ չունեն հոգ տանելու UWB ճշգրտության մասին՝ նորարարությունը բարելավելու համար։ NXP-ն, որպես UWB ոլորտի առաջատար խաղացողներից մեկը, ունի ամբողջական ապրանքային էկոհամակարգ, ինչպես նաև կուտակված տեխնիկական ուժի երկար տարիների խորը մշակման փորձ, որն ավելի հարմարավետ է UWB նորարարությունն իրականացնելու համար։
Երկրորդ, NXP-ն, այս անգամ միլիմետրային մակարդակի UWB-ի ուղղությամբ, նույնպես տեսնում է UWB-ի ապագա զարգացման անսահման ներուժը և համոզված է, որ ճշգրտության բարելավումը նոր կիրառություններ կբերի շուկա։
Իմ կարծիքով, UWB-ի առավելությունները կշարունակեն բարելավվել 5G «նոր ենթակառուցվածքների» զարգացման հետ մեկտեղ և կընդլայնեն դրա արժեքային կոորդինատները 5G խելացի հզորացման արդյունաբերական արդիականացման գործընթացում։
Նախկինում 2G/3G/4G ցանցում բջջային դիրքորոշման սցենարները հիմնականում կենտրոնացած էին արտակարգ իրավիճակների զանգերի, օրինական գտնվելու վայրի մուտքի և այլ կիրառությունների վրա, դիրքորոշման ճշգրտության պահանջները բարձր չեն՝ հիմնված Cell ID-ի կոպիտ դիրքորոշման ճշգրտության վրա՝ տասնյակ մետրից մինչև հարյուրավոր մետր: Մինչդեռ 5G-ն օգտագործում է նոր կոդավորման մեթոդներ, ճառագայթային միաձուլում, մեծածավալ անտենային զանգվածներ, միլիմետրային ալիքային սպեկտր և այլ տեխնոլոգիաներ, դրա մեծ թողունակությունը և անտենային զանգվածի տեխնոլոգիան հիմք են հանդիսանում բարձր ճշգրտությամբ հեռավորության չափման և բարձր ճշգրտությամբ անկյան չափման համար: Հետևաբար, ճշգրտության ոլորտում UWB սպրինտի մեկ այլ փուլ աջակցվում է համապատասխան դարաշրջանի ֆոնին, տեխնոլոգիական հիմքին և բավարար կիրառման հեռանկարներին, և այս UWB ճշգրտության սպրինտը կարող է դիտարկվել որպես թվային ինտելեկտի արդիականացմանը համապատասխան նախնական դասավորություն:
Ի՞նչ շուկաներ կբացվի Millimetre UW-ի համար։
Ներկայումս UWB-ի շուկայական բաշխումը հիմնականում բնութագրվում է B-ծայրի ցրմամբ և C-ծայրի կենտրոնացմամբ: Կիրառման մեջ B-ծայրն ունի ավելի շատ օգտագործման դեպքեր, իսկ C-ծայրն՝ ավելի երևակայական տարածք կատարողականի արդյունահանման համար: Իմ կարծիքով, դիրքավորման կատարողականի վրա կենտրոնացած այս նորամուծությունը համախմբում է UWB-ի առավելությունները ճշգրիտ դիրքավորման մեջ, ինչը ոչ միայն առաջընթաց է բերում առկա կիրառությունների համար, այլև հնարավորություններ է ստեղծում UWB-ի համար բացել նոր կիրառական տարածք:
B-end շուկայում, այգիների, գործարանների, ձեռնարկությունների և այլ սցենարների համար, իր կոնկրետ տարածքի անլար միջավայրը համեմատաբար որոշակի է, և դիրքորոշման ճշգրտությունը կարող է հետևողականորեն երաշխավորվել, մինչդեռ նման տեսարանները նաև պահպանում են ճշգրիտ դիրքորոշման ընկալման կայուն պահանջարկ, կամ կդառնան միլիմետր մակարդակի UWB, որը շուտով կուղղվի շուկայի առավելությանը:
Հանքարդյունաբերության սցենարում՝ ինտելեկտուալ հանքաշինության զարգացմանը զուգընթաց, «5G+UWB դիրքավորում» միաձուլման լուծումը կարող է ինտելեկտուալ հանքարդյունաբերության համակարգը շատ կարճ ժամանակում ամբողջական դիրքավորում ապահովել, հասնել ճշգրիտ դիրքավորման և ցածր էներգիայի սպառման կատարյալ համադրության, ինչպես նաև իրականացնել բարձր ճշգրտության, մեծ հզորության և երկար սպասման ժամանակի բնութագրեր և այլն: Միաժամանակ, հանքի անվտանգության կառավարման հիման վրա, այն կարող է օգտագործվել հանքի և հանքի անվտանգության ապահովման համար: Միաժամանակ, հանքի անվտանգության կառավարման խիստ պահանջարկի հիման վրա, UWB-ն կօգտագործվի նաև անձնակազմի և մեքենաների ամենօրյա կառավարման մեջ: Ներկայումս երկրում կա որոշակի մասշտաբի մոտ 4000 ածխահանք, և յուրաքանչյուր ածխահանքի բազային կայանի միջին պահանջարկը մոտ 100 է, որից կարելի է գնահատել, որ ածխահանքի բազային կայանի ընդհանուր պահանջարկը մոտ 400,000 է, ածխահանքերի ընդհանուր թիվը մոտ 4 միլիոն մարդ է, ըստ մեկ անձի, UWB պիտակների պահանջարկը մոտ 4 միլիոն է: Ըստ ներկայիս վերջնական օգտագործողի՝ միասնական շուկայական գնով գնելու համար, UWB-ի «բազային կայան + պիտակ» սարքավորումների շուկայում ածխի շուկան կազմում է մոտ 4 միլիարդ դոլարի արտադրանքի արժեք։
Հանքարդյունաբերության և նմանատիպ բարձր ռիսկի սցենարների, ինչպես նաև նավթի արդյունահանման, էլեկտրակայանների, քիմիական գործարանների և այլնի դեպքում, դիրքավորման ճշգրտության պահանջների անվտանգության կառավարման կարիքները ավելի բարձր են, UWB դիրքավորման ճշգրտության մինչև միլիմետրային մակարդակի բարձրացումը կօգնի ամրապնդել դրա առավելությունները նման ոլորտներում։
Արդյունաբերական արտադրության, պահեստավորման և լոգիստիկայի ոլորտներում UWB-ն դարձել է ծախսերի կրճատման և արդյունավետության գործիք: UWB տեխնոլոգիայով ձեռքի սարքեր օգտագործող աշխատողները կարող են ավելի ճշգրիտ գտնել և տեղադրել տարբեր մասեր. պահեստների կառավարման մեջ UWB տեխնոլոգիան ինտեգրող կառավարման համակարգի կառուցումը կարող է ճշգրիտ վերահսկել պահեստներում առկա բոլոր տեսակի նյութերը և անձնակազմը իրական ժամանակում և ապահովել պաշարների վերահսկողություն, անձնակազմի կառավարում, և միևնույն ժամանակ ապահովել արդյունավետ և անսխալ անօդաչու նյութերի շրջանառություն AGV սարքավորումների միջոցով, ինչը կարող է զգալիորեն բարձրացնել արտադրության արդյունավետությունը:
Բացի այդ, UWB-ի միլիմետրային ցատկը կարող է նաև նոր կիրառություններ բացել երկաթուղային տրանսպորտի ոլորտում: Ներկայումս գնացքի ակտիվ կառավարման համակարգը հիմնականում հիմնված է արբանյակային դիրքորոշման վրա՝ ստորգետնյա թունելային միջավայրի, ինչպես նաև քաղաքային բարձրահարկ շենքերի, կիրճերի և այլ տեսարանների համար, արբանյակային դիրքորոշումը հակված է ձախողման: UWB տեխնոլոգիան գնացքի CBTC դիրքորոշման և նավիգացիայի, բախումներից խուսափելու և բախումների վաղ նախազգուշացման, գնացքների ճշգրիտ կանգառի և այլնի համար կարող է ապահովել ավելի հուսալի տեխնիկական աջակցություն երկաթուղային տրանսպորտի անվտանգության և վերահսկողության համար: Ներկայումս այս տեսակի կիրառումը Եվրոպայում և Միացյալ Նահանգներում ունի ցրված կիրառման դեպքեր:
C-տերմինալների շուկայում UWB ճշգրտությունը մինչև միլիմետրային մակարդակի կատարելագործումը կբացի նոր կիրառման սցենարներ՝ բացի թվային բանալիներից, տրանսպորտային միջոցի տեսարանի համար: Օրինակ՝ ավտոմատ կայանատեղի, ավտոմատ վճարում և այլն: Միևնույն ժամանակ, արհեստական բանականության տեխնոլոգիայի հիման վրա, կարող է նաև «սովորել» օգտատիրոջ շարժման ձևերն ու սովորությունները և բարելավել ավտոմատ վարման տեխնոլոգիայի աշխատանքը:
Սպառողական էլեկտրոնիկայի ոլորտում UWB-ն կարող է դառնալ սմարթֆոնների ստանդարտ տեխնոլոգիան՝ թվային բանալիների մեքենա-մեքենա փոխազդեցության ալիքի ներքո: Բացի ապրանքների դիրքորոշման և որոնման ավելի լայն կիրառական տարածք բացելուց, UWB-ի ճշգրտության բարելավումը կարող է նաև նոր կիրառական տարածք բացել սարքավորումների փոխազդեցության սցենարների համար: Օրինակ, UWB-ի ճշգրիտ հեռավորությունը կարող է ճշգրիտ կառավարել սարքերի միջև հեռավորությունը, կարգավորել լրացված իրականության տեսարանի կառուցումը, խաղի, աուդիոյի և տեսանյութի համար՝ ապահովելով ավելի լավ զգայական փորձառություն:
Հրապարակման ժամանակը. Սեպտեմբեր-04-2023