Orijinal: Ulink Media
Yazar: 旸谷
Son zamanlarda, Hollandalı yarı iletken şirketi NXP, Alman şirketi Lateration XYZ ile iş birliği yaparak, ultra geniş bant teknolojisini kullanarak diğer UWB ürünlerinin ve cihazlarının milimetre düzeyinde hassas konumlandırılmasını sağlama yeteneği kazandı. Bu yeni çözüm, hassas konumlandırma ve izleme gerektiren çeşitli uygulama senaryoları için yeni olanaklar sunarak, UWB teknolojisi geliştirme tarihinde önemli bir ilerlemeyi işaret ediyor.
Aslında, konumlandırma alanında şu anki UWB santimetre düzeyindeki doğruluk hızla sağlanıyor ve donanımın yüksek maliyeti de kullanıcılar ve çözüm sağlayıcılar için maliyet ve dağıtım zorluklarının nasıl çözüleceği konusunda baş ağrısı yaratıyor. Bu noktada, milimetre düzeyine "geçiş" gerekli mi? Ve milimetre düzeyindeki UWB ne gibi pazar fırsatları sunacak?
Milimetre ölçekli UWB'ye ulaşmak neden zor?
Yüksek hassasiyetli, yüksek doğruluklu ve yüksek güvenlikli bir konumlandırma ve mesafe ölçme yöntemi olan UWB iç mekan konumlandırma, teorik olarak milimetre hatta mikrometre hassasiyetine ulaşabilir, ancak gerçek uygulamada uzun süre santimetre seviyesinde kalmıştır. Bunun başlıca nedeni, UWB konumlandırmanın gerçek doğruluğunu etkileyen aşağıdaki faktörlerdir:
1. Sensör yerleştirme modunun konumlandırma doğruluğu üzerindeki etkisi
Gerçek konumlandırma doğruluğu çözme sürecinde, sensör sayısının artması, gereksiz bilgi miktarının artması anlamına gelir ve zengin gereksiz bilgi, konumlandırma hatasını daha da azaltabilir. Bununla birlikte, en iyi sensörlerle bile konumlandırma doğruluğu artmaz ve sensör sayısı belirli bir sayıya ulaştığında, sensör sayısındaki artışla birlikte konumlandırma doğruluğuna katkı büyük olmaz. Ayrıca, sensör sayısındaki artış, ekipman maliyetinin de artması anlamına gelir. Bu nedenle, sensör sayısı ve konumlandırma doğruluğu arasında bir denge bulmak ve böylece UWB sensörlerinin makul bir şekilde yerleştirilmesini sağlamak, sensör yerleştirmenin konumlandırma doğruluğu üzerindeki etkisine ilişkin araştırmaların odak noktasıdır.
2. Çoklu yol etkisinin etkisi
UWB (ultra geniş bant) konumlandırma sinyalleri, yayılma sürecinde duvarlar, cam ve masaüstleri gibi iç mekan nesneleri gibi çevresel etkenler tarafından yansıtılır ve kırılır; bu da çoklu yol etkilerine yol açar. Sinyal gecikme, genlik ve fazda değişikliklere uğrar, bu da enerji zayıflamasına ve sinyal-gürültü oranının düşmesine neden olur. Sonuç olarak, ilk ulaşan sinyal doğrudan olmaz, bu da mesafe ölçüm hatalarına ve konumlandırma doğruluğunun azalmasına yol açar. Bu nedenle, çoklu yol etkisinin etkin bir şekilde bastırılması konumlandırma doğruluğunu artırabilir ve çoklu yol etkisini bastırmak için kullanılan mevcut yöntemler başlıca MUSIC, ESPRIT ve kenar algılama tekniklerini içerir.
3. Görüş Hattı Dışı Etkisi
Görüş hattı boyunca yayılım (LOS), sinyal ölçüm sonuçlarının doğruluğunu sağlamanın ilk ve ön koşuludur. Mobil konumlandırma hedefi ile baz istasyonu arasındaki koşullar karşılanamadığında, sinyalin yayılımı yalnızca kırılma ve kırınım gibi görüş hattı dışı koşullar altında tamamlanabilir. Bu durumda, ilk gelen darbenin zamanı gerçek TOA değerini temsil etmez ve ilk gelen darbenin yönü gerçek AOA değerini temsil etmez, bu da belirli bir konumlandırma hatasına neden olur. Şu anda, görüş hattı dışı hatayı gidermenin başlıca yöntemleri Wylie yöntemi ve korelasyon giderme yöntemidir.
4. İnsan vücudunun konumlandırma doğruluğuna etkisi
İnsan vücudunun ana bileşeni sudur; su, UWB kablosuz darbe sinyali üzerinde güçlü bir emilim etkisine sahiptir. Bu durum sinyal gücünde zayıflamaya, mesafe bilgisi sapmasına ve nihai konumlandırma etkisini etkilemesine neden olur.
5. Sinyal penetrasyonunun zayıflamasının etkisi
Duvarlardan ve diğer engellerden geçen herhangi bir sinyal zayıflar, UWB de bu konuda istisna değildir. UWB konumlandırması sıradan bir tuğla duvardan geçtiğinde, sinyal yaklaşık yarı yarıya zayıflar. Duvar geçişi nedeniyle sinyal iletim süresindeki değişiklikler de konumlandırma doğruluğunu etkileyecektir.
İnsan vücudunun yapısı gereği, darbenin hassasiyetinden kaynaklanan sinyal penetrasyonunu aşmak zordur. NXP ve Alman LaterationXYZ şirketi, yenilikçi sensör yerleşim çözümleriyle UWB teknolojisini geliştirecekler. Henüz somut bir sonuç gösterilmedi, bu nedenle ilgili tahminleri ancak NXP'nin resmi web sitesinde yayınlanan geçmiş teknik makalelerden yapabiliyorum.
UWB'nin doğruluğunu artırma motivasyonuna gelince, bunun öncelikle NXP'nin dünyanın önde gelen UWB oyuncusu olarak, yerli üreticilerin büyük ölçekli inovasyon ve teknik savunma alanındaki mevcut durumuna karşı koyma çabasıyla ilgili olduğuna inanıyorum. Sonuçta, mevcut UWB teknolojisi hala gelişmenin patlama aşamasında ve buna karşılık gelen maliyet, uygulama ve ölçek henüz istikrara kavuşmamış durumda. Bu sırada, yerli üreticiler UWB ürünlerini mümkün olan en kısa sürede piyasaya sürmeye ve yaygınlaştırmaya, pazarı ele geçirmeye daha çok önem veriyorlar ve UWB doğruluğunu iyileştirmeye yönelik inovasyona zaman ayırmıyorlar. UWB alanında en üst düzey oyunculardan biri olan NXP, eksiksiz bir ürün ekosistemine ve uzun yıllara dayanan derinlemesine birikmiş teknik güce sahip olduğundan, UWB inovasyonunu daha rahat bir şekilde gerçekleştirebiliyor.
İkinci olarak, NXP bu kez milimetre seviyesinde UWB'ye yönelirken, UWB'nin gelecekteki gelişiminin sınırsız potansiyelini de görüyor ve hassasiyetin iyileştirilmesinin pazara yeni uygulamalar getireceğine inanıyor.
Bana göre, UWB'nin avantajları 5G "yeni altyapısının" gelişmesiyle birlikte artmaya devam edecek ve 5G akıllı güçlendirme sürecinde endüstriyel yükseltme ile birlikte değer koordinatlarını daha da genişletecektir.
Daha önce, 2G/3G/4G ağlarında, mobil konumlandırma senaryoları esas olarak acil çağrılar, yasal konum erişimi ve diğer uygulamalara odaklanmıştı; konumlandırma doğruluğu gereksinimleri yüksek değildi ve Hücre Kimliğine dayalı kaba konumlandırma doğruluğu on metreden yüzlerce metreye kadar değişiyordu. 5G ise yeni kodlama yöntemleri, ışın birleştirme, büyük ölçekli anten dizileri, milimetre dalga spektrumu ve diğer teknolojileri kullanarak, geniş bant genişliği ve anten dizisi teknolojisiyle yüksek hassasiyetli mesafe ölçümü ve yüksek hassasiyetli açı ölçümü için temel oluşturmaktadır. Bu nedenle, ilgili çağın arka planı, teknoloji altyapısı ve yeterli uygulama beklentileriyle desteklenen, doğruluk alanında bir başka UWB atılımı, dijital zekanın yükseltilmesine yönelik bir ön hazırlık olarak değerlendirilebilir.
Millimetre UW hangi pazarları açacak?
Şu anda UWB'nin pazar dağılımı esas olarak B ucunda dağılım ve C ucunda yoğunlaşma ile karakterize edilmektedir. Uygulamada, B ucu daha fazla kullanım alanına sahipken, C ucu performans madenciliği için daha fazla hayal gücü alanı sunmaktadır. Bana göre, konumlandırma performansına odaklanan bu yenilik, UWB'nin hassas konumlandırmadaki avantajlarını pekiştirerek, mevcut uygulamalar için performans atılımları sağlamakla kalmayıp, UWB'nin yeni uygulama alanları açması için de fırsatlar yaratmaktadır.
B-uç pazarında, parklar, fabrikalar, işletmeler ve diğer senaryolar için, belirli alanın kablosuz ortamı nispeten kesindir ve konumlandırma doğruluğu sürekli olarak garanti edilebilir; aynı zamanda bu tür sahnelerde doğru konumlandırma algılamasına yönelik istikrarlı bir talep de mevcuttur, aksi takdirde milimetre düzeyinde UWB yakında pazarın avantajını hedefleyecektir.
Madencilik senaryosunda, akıllı maden inşaatının ilerlemesiyle birlikte, "5G+UWB konumlandırma" füzyon çözümü, akıllı madencilik sisteminin konumlandırmayı çok kısa sürede tamamlamasını, hassas konumlandırma ve düşük güç tüketiminin mükemmel kombinasyonunu sağlamasını ve yüksek hassasiyet, büyük kapasite ve uzun bekleme süresi gibi özellikleri gerçekleştirmesini mümkün kılar. Aynı zamanda, maden güvenliği yönetimine dayanarak, maden güvenliğini ve maden güvenliği yönetimini sağlamak için kullanılabilir. Aynı zamanda, maden güvenliği yönetimine yönelik zorlu talebe dayanarak, UWB, personel ve araç izleme gibi günlük yönetim uygulamalarında da kullanılacaktır. Şu anda ülkede yaklaşık 4000 civarında kömür madeni bulunmakta ve her bir kömür madeninin ortalama baz istasyonu ihtiyacı yaklaşık 100 civarındadır. Buradan hareketle, toplam kömür madeni baz istasyonu ihtiyacının yaklaşık 400.000 olduğu tahmin edilebilir. Toplam kömür madencisi sayısı yaklaşık 4 milyon kişidir ve 1 kişiye 1 etiket düşecek şekilde hesaplandığında, UWB etiketlerine olan talep yaklaşık 4 milyon civarındadır. Mevcut son kullanıcı tarafından tek bir piyasada satın alma fiyatına göre, UWB "baz istasyonu + etiket" donanım pazarındaki kömür madeni pazarının üretim değeri yaklaşık 4 milyar civarındadır.
Madencilik ve benzeri yüksek riskli senaryolar, petrol çıkarma, enerji santralleri, kimya tesisleri vb. alanlarda güvenlik yönetimi için konumlandırma doğruluğu gereksinimleri daha yüksektir; UWB konumlandırma doğruluğunun milimetre seviyesine çıkarılması, bu alanlardaki avantajlarını pekiştirmeye yardımcı olacaktır.
Endüstriyel üretim, depolama ve lojistik senaryolarında, UWB (ultra dalga bant) maliyet düşürme ve verimlilik aracı haline gelmiştir. UWB teknolojisine sahip el tipi cihazlar kullanan işçiler, çeşitli parçaları daha doğru bir şekilde bulup yerleştirebilir; depo yönetiminde UWB teknolojisini entegre eden bir yönetim sisteminin kurulması, depolardaki her türlü malzeme ve personeli gerçek zamanlı olarak doğru bir şekilde izlemeyi, envanter kontrolü ve personel yönetimini sağlamayı ve aynı zamanda AGV (otomatik yönlendirmeli araç) ekipmanı aracılığıyla verimli ve hatasız insansız malzeme devrini gerçekleştirmeyi mümkün kılarak üretim verimliliğini büyük ölçüde artırabilir.
Ayrıca, UWB'nin milimetrelik sıçraması, demiryolu taşımacılığı alanında da yeni uygulamaların önünü açabilir. Şu anda, trenin aktif kontrol sistemi esas olarak uydu konumlandırmasına dayanmaktadır; ancak yeraltı tünel ortamı, kentsel yüksek binalar, kanyonlar ve diğer sahnelerde uydu konumlandırması arızaya eğilimlidir. Tren CBTC konumlandırma ve navigasyonunda, çarpışma önleme ve çarpışma erken uyarısında, trenin hassas durdurulmasında vb. UWB teknolojisi, demiryolu taşımacılığının güvenliği ve kontrolü için daha güvenilir teknik destek sağlayabilir. Şu anda, bu tür uygulamaların Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde dağınık uygulama örnekleri bulunmaktadır.
C terminal pazarında, UWB hassasiyetinin milimetre seviyesine çıkarılması, araç içi dijital anahtarların yanı sıra yeni uygulama senaryolarının önünü açacaktır. Örneğin, otomatik vale park hizmeti, otomatik ödeme vb. Aynı zamanda, yapay zeka teknolojisine dayanarak, kullanıcının hareket kalıplarını ve alışkanlıklarını "öğrenebilir" ve otomatik sürüş teknolojisinin performansını artırabilir.
Tüketici elektroniği alanında, dijital araba anahtarlarının araç-makine etkileşimi dalgasıyla birlikte UWB, akıllı telefonlar için standart teknoloji haline gelebilir. Ürünlerin konumlandırılması ve aranması için daha geniş bir uygulama alanı açmanın yanı sıra, UWB'nin doğruluk iyileştirmesi, ekipman etkileşim senaryoları için de yeni uygulama alanları açabilir. Örneğin, UWB'nin doğru menzili, cihazlar arasındaki mesafeyi doğru bir şekilde kontrol edebilir, artırılmış gerçeklik sahne yapısını ayarlayabilir ve oyun, ses ve video için daha iyi bir duyusal deneyim sunabilir.
Yayın tarihi: 04 Eylül 2023