النسخة الأصلية: يولينك ميديا
المؤلف: 旸谷
في الآونة الأخيرة، اكتسبت شركة أشباه الموصلات الهولندية NXP، بالتعاون مع الشركة الألمانية Lateration XYZ، القدرة على تحقيق تحديد المواقع بدقة على مستوى المليمتر لعناصر وأجهزة UWB الأخرى باستخدام تقنية النطاق العريض للغاية. يوفر هذا الحل الجديد إمكانيات جديدة لمختلف سيناريوهات التطبيقات التي تتطلب تحديد المواقع والتتبع بدقة، مما يمثل تقدمًا أساسيًا في تاريخ تطوير تكنولوجيا UWB.
في الواقع، تم تحقيق الدقة الحالية على مستوى السنتيمترات UWB، في مجال تحديد المواقع بسرعة، كما أن التكلفة المرتفعة للأجهزة تسبب أيضًا للمستخدمين ومقدمي الحلول مشاكل حول كيفية حل صعوبات التكلفة والنشر. في هذا الوقت، "لفة" إلى مستوى ملليمتر، هل هذا ضروري؟ وسوف UWB على مستوى ملليمتر جلب ما الفرص المتاحة في السوق؟
لماذا يصعب الوصول إلى نطاق UWB بقياس ملليمتر؟
باعتبارها طريقة عالية الدقة وعالية الدقة لتحديد المواقع والمدى، يمكن أن يصل تحديد المواقع الداخلي UWB نظريًا إلى دقة المليمتر أو حتى الميكرومتر، ولكن في النشر الفعلي، ظل عند مستوى السنتيمتر لفترة طويلة، ويرجع ذلك أساسًا إلى إلى العوامل التالية التي تؤثر على الدقة الفعلية لتحديد المواقع UWB:
1. تأثير وضع نشر المستشعر على دقة تحديد المواقع
في عملية حل دقة تحديد المواقع الفعلية، تعني الزيادة في عدد أجهزة الاستشعار زيادة المعلومات الزائدة عن الحاجة، ويمكن أن تؤدي المعلومات الزائدة عن الحاجة إلى تقليل خطأ تحديد المواقع. ومع ذلك، فإن دقة تحديد الموقع لا تزيد مع أفضل أجهزة الاستشعار، وعندما يتم زيادة عدد أجهزة الاستشعار إلى عدد معين، فإن المساهمة في دقة تحديد الموقع ليست كبيرة مع زيادة أجهزة الاستشعار. وزيادة عدد أجهزة الاستشعار تعني زيادة تكلفة المعدات. ولذلك، فإن كيفية إيجاد توازن بين عدد أجهزة الاستشعار ودقة تحديد المواقع، وبالتالي النشر المعقول لأجهزة استشعار UWB، هو محور البحث حول تأثير نشر أجهزة الاستشعار على دقة تحديد المواقع.
2. تأثير تأثير تعدد المسارات
تنعكس إشارات تحديد المواقع ذات النطاق العريض للغاية UWB وتنكسر بواسطة البيئة المحيطة مثل الجدران والزجاج والأشياء الداخلية مثل أجهزة الكمبيوتر المكتبية أثناء عملية النشر، مما يؤدي إلى تأثيرات متعددة المسارات. تتغير الإشارة في التأخير والسعة والطور، مما يؤدي إلى توهين الطاقة وانخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء، مما يؤدي إلى أن الإشارة الأولى التي تم الوصول إليها ليست مباشرة، مما يسبب أخطاء في تحديد المدى وانخفاض في دقة تحديد المواقع . ولذلك، فإن القمع الفعال لتأثير المسارات المتعددة يمكن أن يحسن دقة تحديد المواقع، وتشمل الأساليب الحالية لقمع المسارات المتعددة بشكل أساسي تقنيات MUSIC وESPRIT واكتشاف الحواف.
3. تأثير NLOS
يعد انتشار خط البصر (LOS) هو الشرط الأول والشرط الأساسي لضمان دقة نتائج قياس الإشارة، فعندما لا يمكن استيفاء الشروط بين هدف تحديد المواقع المتنقل والمحطة الأساسية، لا يمكن نشر الإشارة إلا مكتملة في ظل ظروف خارج خط البصر مثل الانكسار والحيود. في هذا الوقت، لا يمثل وقت وصول النبضة الأولى القيمة الحقيقية لـ TOA، واتجاه النبضة القادمة الأولى ليس القيمة الحقيقية لـ AOA، مما قد يتسبب في خطأ معين في تحديد الموقع. في الوقت الحاضر، الطرق الرئيسية لإزالة الخطأ خارج خط البصر هي طريقة وايلي وطريقة إزالة الارتباط.
4. تأثير جسم الإنسان على دقة تحديد المواقع
المكون الرئيسي لجسم الإنسان هو الماء، والماء الموجود على إشارة النبض اللاسلكية UWB له تأثير امتصاص قوي، مما يؤدي إلى توهين قوة الإشارة، ونطاق انحراف المعلومات، والتأثير على تأثير تحديد المواقع النهائي
5. تأثير ضعف اختراق الإشارة
سيتم إضعاف أي اختراق للإشارة عبر الجدران والكيانات الأخرى، ولا تعد UWB استثناءً. عندما يخترق تحديد موضع UWB جدارًا عاديًا من الطوب، ستضعف الإشارة بمقدار النصف تقريبًا. ستؤثر التغييرات في وقت إرسال الإشارة بسبب اختراق الجدار أيضًا على دقة تحديد الموقع.
نظرًا لجسم الإنسان، يصعب التحايل على اختراق الإشارة الناتج عن دقة التأثير، وستقوم شركة NXP وشركة LaterationXYZ الألمانية من خلال حلول تخطيط أجهزة الاستشعار المبتكرة لتعزيز تقنية UWB، ولم يكن هناك عرض محدد للنتائج المبتكرة ، لا يمكنني إلا أن أحرر من الموقع الرسمي للمقالات الفنية السابقة لـ NXP لإجراء التكهنات ذات الصلة.
أما بالنسبة للدافع لتحسين دقة UWB، فأعتقد أن هذا هو في المقام الأول شركة NXP باعتبارها الشركة الرائدة عالميًا في مجال UWB للتعامل مع الشركات المصنعة المحلية الحالية للابتكار واسع النطاق في حالة الاختراق والدفاع الفني. بعد كل شيء، لا تزال تقنية UWB الحالية في مرحلة ازدهار التطوير، ولم يتم بعد استقرار التكلفة والتطبيق والحجم المقابل، وفي هذا الوقت، أصبح المصنعون المحليون أكثر قلقًا بشأن منتجات UWB في أقرب وقت ممكن والانتشار، للاستيلاء على السوق، ليس لديهم الوقت للاهتمام بدقة UWB لتحسين الابتكار. تتمتع NXP، باعتبارها واحدة من أفضل اللاعبين في مجال UWB، بنظام بيئي كامل للمنتج بالإضافة إلى سنوات عديدة من الحرث العميق للقوة التقنية المتراكمة، وأكثر راحة لتنفيذ ابتكار UWB.
ثانيًا، ترى NXP هذه المرة نحو UWB على مستوى المليمتر، أيضًا الإمكانات اللامحدودة للتطوير المستقبلي لـ UWB وهي مقتنعة بأن تحسين الدقة سيجلب تطبيقات جديدة إلى السوق.
في رأيي، سيستمر الاتجاه الصعودي لـ UWB في التحسن مع تقدم "البنية التحتية الجديدة" لـ 5G، ومواصلة توسيع إحداثيات قيمتها في عملية التحديث الصناعي للتمكين الذكي لـ 5G.
في السابق، في شبكات 2G/3G/4G، كانت سيناريوهات تحديد المواقع المتنقلة تركز بشكل أساسي على مكالمات الطوارئ والوصول القانوني إلى الموقع والتطبيقات الأخرى، ولم تكن متطلبات دقة تحديد المواقع عالية، استنادًا إلى دقة تحديد المواقع الخشنة لمعرف الخلية من عشرات الأمتار إلى مئات من الأمتار. في حين تستخدم تقنية 5G أساليب ترميز جديدة، ودمج الحزم، ومصفوفات الهوائي واسعة النطاق، وطيف الموجات المليمترية، وغيرها من التقنيات، فإن عرض النطاق الترددي الكبير وتقنية مصفوفة الهوائي، توفر الأساس لقياس المسافة عالي الدقة وقياس الزاوية عالي الدقة. لذلك، يتم دعم جولة أخرى من سباق UWB في مجال الدقة من خلال خلفية العصر المقابلة، وأساس التكنولوجيا، وآفاق التطبيق الكافية، ويمكن اعتبار سباق دقة UWB هذا بمثابة تخطيط مسبق لتلبية ترقية الذكاء الرقمي.
ما هي الأسواق التي ستفتحها شركة Millimeter UW؟
في الوقت الحالي، يتميز توزيع UWB في السوق بشكل أساسي بتشتت الطرف B وتركيز الطرف C. في التطبيق، يحتوي الطرف B على المزيد من حالات الاستخدام، بينما يحتوي الطرف C على مساحة أكبر للخيال لاستخراج الأداء. في رأيي، هذا الابتكار الذي يركز على أداء تحديد المواقع يعزز مزايا UWB في تحديد المواقع بدقة، الأمر الذي لا يحقق اختراقات في الأداء للتطبيقات الحالية فحسب، بل يخلق أيضًا فرصًا لـ UWB لفتح مساحة تطبيقات جديدة.
في سوق B-end، بالنسبة للمتنزهات والمصانع والمؤسسات والسيناريوهات الأخرى، تكون البيئة اللاسلكية لمنطقتها المحددة مؤكدة نسبيًا، ويمكن ضمان دقة تحديد المواقع باستمرار، بينما تحافظ هذه المشاهد أيضًا على طلب مستقر لإدراك دقيق لتحديد المواقع، أو سوف تصبح UWB على مستوى ملليمتر قريبا تهدف إلى الاستفادة من السوق.
في سيناريو التعدين، مع تقدم البناء الذكي للمناجم، يمكن لحل الاندماج "تحديد المواقع 5G + UWB" أن يجعل نظام التعدين الذكي يكمل تحديد المواقع في وقت قصير جدًا، ويحقق مزيجًا مثاليًا من تحديد المواقع بدقة وانخفاض استهلاك الطاقة، و تحقيق خصائص الدقة العالية والسعة الكبيرة ووقت الانتظار الطويل، وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، بناءً على إدارة سلامة المنجم، يمكن استخدامه لضمان سلامة المنجم وإدارة سلامة المنجم. وفي الوقت نفسه، واستنادًا إلى الطلب الكبير على إدارة سلامة المناجم، سيتم أيضًا استخدام UWB في الإدارة اليومية للموظفين ومسارات السيارات. في الوقت الحاضر، يوجد في البلاد نطاق معين من مناجم الفحم حوالي 4000 أو نحو ذلك، ويبلغ متوسط الطلب على المحطة الأساسية لكل منجم للفحم حوالي 100 أو نحو ذلك، والتي يمكن من خلالها تقدير أن إجمالي الطلب على المحطة الأساسية لمنجم الفحم يبلغ حوالي 400000، عدد عمال مناجم الفحم بشكل عام حوالي 4 ملايين شخص أو نحو ذلك، وفقًا لملصق 1 شخص 1، فإن الطلب على علامات UWB حوالي 4 ملايين أو نحو ذلك. وفقا للمستخدم النهائي الحالي لشراء سعر سوق واحد، وسوق الفحم في سوق الأجهزة "المحطة الأساسية + العلامة" UWB حوالي 4 مليارات دولار في قيمة الانتاج.
التعدين والتعدين في سيناريوهات مماثلة عالية المخاطر واستخراج النفط ومحطات الطاقة والمصانع الكيماوية وما إلى ذلك، فإن احتياجات إدارة السلامة لمتطلبات دقة تحديد المواقع أعلى، وستساعد دقة تحديد المواقع UWB على مستوى المليمتر على تعزيز مزاياها في مثل هذه المجالات.
في سيناريوهات التصنيع الصناعي والتخزين والخدمات اللوجستية، أصبحت UWB أداة لخفض التكلفة والكفاءة. يمكن للعمال الذين يستخدمون الأجهزة المحمولة المزودة بتقنية UWB تحديد موقع الأجزاء المختلفة ووضعها بدقة أكبر؛ يمكن لبناء نظام إدارة يدمج تقنية UWB في إدارة المستودعات مراقبة جميع أنواع المواد والموظفين في المستودعات بدقة في الوقت الفعلي، وتحقيق مراقبة المخزون، وإدارة شؤون الموظفين، وفي نفس الوقت أيضًا تحقيق مواد غير مأهولة فعالة وخالية من الأخطاء دوران من خلال معدات AGV، والتي يمكن أن تعزز بشكل كبير كفاءة الإنتاج.
بالإضافة إلى ذلك، فإن قفزة المليمتر في UWB يمكن أن تفتح أيضًا تطبيقات جديدة في مجال النقل بالسكك الحديدية. حاليًا، يعتمد نظام التحكم النشط في القطار بشكل أساسي على تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية لإكماله، وبالنسبة لبيئة الأنفاق تحت الأرض وكذلك المباني الحضرية الشاهقة والأودية والمشاهد الأخرى، فإن تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية يكون عرضة للفشل. تكنولوجيا UWB في تحديد المواقع والملاحة في القطار CBTC، وتجنب الاصطدام بالعمود والإنذار المبكر بالاصطدام، والتوقف الدقيق للقطار، وما إلى ذلك، يمكن أن توفر دعمًا فنيًا أكثر موثوقية لسلامة النقل بالسكك الحديدية والتحكم فيه. في الوقت الحاضر، هذا النوع من التطبيقات في أوروبا والولايات المتحدة لديه حالات تطبيق متفرقة.
في سوق المحطات C، ستفتح دقة UWB لتحسين مستوى المليمتر سيناريوهات تطبيق جديدة بخلاف المفاتيح الرقمية لمشهد السيارة. على سبيل المثال، خدمة صف السيارات التلقائية، والدفع التلقائي، وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، استنادًا إلى تقنية الذكاء الاصطناعي، يمكن أيضًا "تعلم" أنماط وعادات حركة المستخدم، وتحسين أداء تقنية القيادة الأوتوماتيكية.
في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية، قد تصبح UWB التكنولوجيا القياسية للهواتف الذكية في ظل موجة التفاعل بين السيارة والآلة لمفاتيح السيارة الرقمية. بالإضافة إلى فتح مساحة تطبيق أوسع لتحديد المواقع والبحث عن المنتجات، يمكن أن يؤدي تحسين دقة UWB أيضًا إلى فتح مساحة تطبيق جديدة لسيناريوهات تفاعل المعدات. على سبيل المثال، يمكن لنطاق UWB الدقيق التحكم بدقة في المسافة بين الأجهزة، لضبط بناء مشهد الواقع المعزز، للعبة والصوت والفيديو لتقديم تجربة حسية أفضل.
وقت النشر: 04 سبتمبر 2023