الأصل: Ulink Media
المؤلف: 旸谷
مؤخرًا، اكتسبت شركة أشباه الموصلات الهولندية NXP، بالتعاون مع شركة Lateration XYZ الألمانية، القدرة على تحديد المواقع بدقة تصل إلى المليمتر لعناصر وأجهزة أخرى تعمل بتقنية النطاق العريض للغاية (UWB) باستخدام تقنية النطاق العريض للغاية. يوفر هذا الحل الجديد إمكانيات جديدة لمختلف سيناريوهات التطبيقات التي تتطلب تحديد المواقع والتتبع بدقة، مما يمثل تقدمًا جوهريًا في تاريخ تطوير تقنية النطاق العريض للغاية.
في الواقع، تم تحقيق دقة النطاق العريض فائق العرض (UWB) الحالية، التي تُقاس بمستوى السنتيمتر، في مجال تحديد المواقع بسرعة، كما أن ارتفاع تكلفة الأجهزة يُسبب صعوبات للمستخدمين ومُقدمي الحلول في كيفية حل صعوبات التكلفة والنشر. في الوقت الحالي، هل من الضروري "التحول" إلى مستوى المليمتر؟ وما هي الفرص السوقية التي سيُتيحها النطاق العريض فائق العرض (UWB) بمستوى المليمتر؟
لماذا يصعب الوصول إلى النطاق العريض للغاية بمقياس المليمتر؟
باعتبارها طريقة تحديد المواقع والمدى عالية الدقة والدقة والأمان، يمكن أن يصل تحديد المواقع الداخلية بتقنية UWB نظريًا إلى دقة المليمتر أو حتى الميكرومتر، ولكن في النشر الفعلي، ظلت عند مستوى السنتيمتر لفترة طويلة، ويرجع ذلك أساسًا إلى العوامل التالية التي تؤثر على الدقة الفعلية لتحديد المواقع بتقنية UWB:
1. تأثير وضع نشر المستشعر على دقة تحديد المواقع
في عملية تحديد دقة تحديد المواقع الفعلية، تؤدي زيادة عدد المستشعرات إلى زيادة المعلومات المكررة، وهذه المعلومات المكررة الغنية يمكن أن تقلل من خطأ تحديد المواقع. ومع ذلك، لا تزداد دقة تحديد المواقع مع أفضل المستشعرات، وعندما يزداد عددها إلى حد معين، لا يكون إسهامها في دقة تحديد المواقع كبيرًا. كما أن زيادة عددها تعني زيادة تكلفة المعدات. لذلك، فإن كيفية تحقيق التوازن بين عدد المستشعرات ودقة تحديد المواقع، وبالتالي النشر المعقول لمستشعرات النطاق العريض للغاية (UWB)، هو محور البحث في تأثير نشر المستشعرات على دقة تحديد المواقع.
2. تأثير تأثير المسارات المتعددة
تنعكس إشارات تحديد المواقع فائقة النطاق العريض (UWB) وتنكسر بواسطة البيئة المحيطة، كالجدران والزجاج والأشياء الداخلية كأجهزة الكمبيوتر، أثناء عملية الانتشار، مما يؤدي إلى تأثيرات تعدد المسارات. تتغير الإشارة في التأخير والسعة والطور، مما يؤدي إلى توهين الطاقة وانخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء، مما يؤدي إلى أن تكون الإشارة الأولى التي تصل غير مباشرة، مما يتسبب في أخطاء في تحديد المدى وانخفاض في دقة تحديد المواقع. لذلك، يمكن للتثبيط الفعال لتأثير تعدد المسارات تحسين دقة تحديد المواقع، وتشمل الطرق الحالية لتثبيط تعدد المسارات بشكل رئيسي تقنيات MUSIC وESPRIT وتقنيات كشف الحواف.
3. تأثير NLOS
يُعدّ انتشار خط البصر (LOS) الشرطَ الأول والأهم لضمان دقة نتائج قياس الإشارة. فعندما لا تتحقق الشروط بين هدف تحديد الموقع المتنقل ومحطة القاعدة، لا يمكن نشر الإشارة إلا في ظروف غير خط البصر، مثل الانكسار والحيود. في هذه الحالة، لا يُمثّل وقت وصول النبضة الأولى القيمة الحقيقية لزاوية الوصول (TOA)، ولا يُمثّل اتجاه وصول النبضة الأولى القيمة الحقيقية لزاوية الوصول (AOA)، مما يُسبب خطأً في تحديد الموقع. حاليًا، تُعدّ طريقة وايلي وطريقة إزالة الارتباط من الطرق الرئيسية لإزالة خطأ عدم خط البصر.
4. تأثير جسم الإنسان على دقة تحديد المواقع
المكون الرئيسي لجسم الإنسان هو الماء، والماء على إشارة النبضة اللاسلكية UWB له تأثير امتصاص قوي، مما يؤدي إلى إضعاف قوة الإشارة، وانحراف المعلومات المدى، والتأثير على تأثير التموضع النهائي
5. تأثير ضعف اختراق الإشارة
أي اختراق للإشارة عبر الجدران والأجسام الأخرى سيضعف، ولا يُستثنى من ذلك تقنية النطاق العريض للغاية. عند اختراق جدار من الطوب العادي، تُضعف الإشارة بمقدار النصف تقريبًا. كما أن التغيرات في زمن انتقال الإشارة الناتجة عن اختراق الجدار ستؤثر أيضًا على دقة تحديد الموقع.
بسبب جسم الإنسان، فإن اختراق الإشارة الناتج عن دقة التأثير يصعب التحايل عليه، وستقوم شركة NXP وشركة LaterationXYZ الألمانية من خلال حلول تخطيط المستشعر المبتكرة بتعزيز تقنية UWB، ولم يكن هناك عرض محدد للنتائج المبتكرة، ولا يمكنني إلا إصدار المقالات الفنية السابقة من الموقع الرسمي لشركة NXP لإجراء التكهنات ذات الصلة.
أما بالنسبة للدافع لتحسين دقة UWB، فأعتقد أن هذا أولاً وقبل كل شيء هو NXP كلاعب UWB الرائد في العالم 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 تستقر التكلفة والتطبيق والحجم المقابل بعد، وفي هذا الوقت، يهتم المصنعون المحليون أكثر بمنتجات UWB في أسرع وقت ممكن للهبوط والانتشار والاستيلاء على السوق، وليس لديهم وقت للاهتمام بدقة UWB لتحسين الابتكار. تتمتع NXP، كواحدة من أفضل اللاعبين في مجال UWB، بنظام بيئي كامل للمنتج بالإضافة إلى سنوات عديدة من الحرث العميق للقوة التقنية المتراكمة، مما يجعل تنفيذ ابتكار UWB أكثر راحة.
ثانياً، تتجه شركة NXP هذه المرة نحو UWB على مستوى المليمتر، وترى أيضاً الإمكانات اللانهائية للتطوير المستقبلي لـ UWB وهي مقتنعة بأن تحسين الدقة سيجلب تطبيقات جديدة إلى السوق.
في رأيي، سوف تستمر مزايا UWB في التحسن مع تقدم "البنية التحتية الجديدة" لـ 5G، وتوسيع إحداثيات قيمتها بشكل أكبر في عملية التحديث الصناعي لتمكين 5G الذكي.
في السابق، في شبكات الجيل الثاني والثالث والرابع، كانت سيناريوهات تحديد المواقع عبر الهاتف المحمول تركز بشكل رئيسي على مكالمات الطوارئ، والوصول إلى المواقع القانونية، وتطبيقات أخرى. ولم تكن متطلبات دقة تحديد المواقع عالية، حيث كانت دقة تحديد المواقع باستخدام معرف الخلية تتراوح بين عشرات الأمتار ومئات الأمتار. في حين أن تقنية الجيل الخامس (5G) تستخدم أساليب تشفير جديدة، ودمج الحزم، ومصفوفات هوائيات واسعة النطاق، وطيف موجات المليمتر، وتقنيات أخرى، فإن عرض النطاق الترددي الكبير وتقنية مصفوفات الهوائيات توفر الأساس لقياس المسافات بدقة عالية وقياس الزوايا بدقة عالية. لذلك، تدعم خلفية العصر، والأساس التكنولوجي، وآفاق التطبيق الكافية، جولة أخرى من سباق UWB في مجال الدقة، ويمكن اعتبار سباق UWB هذا بمثابة تخطيط مسبق لتلبية تحديث الذكاء الرقمي.
ما هي الأسواق التي ستفتحها Millimeter UW؟
حاليًا، يتميز توزيع سوق النطاق العريض للغاية (UWB) بشكل رئيسي بتشتت الطرف B وتركيز الطرف C. في التطبيقات، يتميز الطرف B بحالات استخدام أكثر، بينما يوفر الطرف C مساحةً إبداعيةً أكبر لتعدين الأداء. برأيي، يُعزز هذا الابتكار، الذي يركز على أداء تحديد المواقع، مزايا النطاق العريض للغاية في دقة تحديد المواقع، مما لا يُحقق إنجازاتٍ في الأداء للتطبيقات الحالية فحسب، بل يُتيح أيضًا فرصًا للنطاق العريض للغاية لفتح آفاقٍ جديدة للتطبيقات.
في سوق B-end، للحدائق والمصانع والمؤسسات وغيرها من السيناريوهات، تكون البيئة اللاسلكية لمنطقتها المحددة مؤكدة نسبيًا، ويمكن ضمان دقة تحديد المواقع باستمرار، في حين تحافظ مثل هذه المشاهد أيضًا على طلب مستقر لإدراك تحديد المواقع الدقيق، أو ستصبح UWB على مستوى المليمتر قريبًا تهدف إلى ميزة السوق.
في مجال التعدين، ومع تطور بناء المناجم الذكي، يُمكن لحلول دمج "تحديد المواقع بتقنية 5G+UWB" أن تُمكّن نظام التعدين الذكي من إتمام عملية تحديد المواقع في وقت قصير جدًا، وتحقيق مزيج مثالي من دقة تحديد المواقع وانخفاض استهلاك الطاقة، مع تحقيق خصائص الدقة العالية والسعة الكبيرة ووقت الاستعداد الطويل، وغيرها. وفي الوقت نفسه، واستنادًا إلى إدارة سلامة المنجم، يُمكن استخدامه لضمان سلامة المنجم وإدارته. وفي الوقت نفسه، واستنادًا إلى الطلب المتزايد على إدارة سلامة المنجم، سيتم استخدام UWB أيضًا في الإدارة اليومية للموظفين ومسارات السيارات. حاليًا، يبلغ عدد مناجم الفحم في البلاد حوالي 4000 منجم، ويبلغ متوسط الطلب على محطة القاعدة لكل منجم حوالي 100 منجم، مما يُقدر أن الطلب الإجمالي على محطات القاعدة في منجم الفحم يبلغ حوالي 400,000، ويبلغ عدد عمال مناجم الفحم حوالي 4 ملايين شخص. ووفقًا لسعر الشراء الموحد للمستخدم النهائي، تبلغ قيمة إنتاج سوق الفحم في سوق أجهزة "محطة القاعدة + العلامة" لمعدات النطاق العريض للغاية حوالي 4 مليارات دولار.
في سيناريوهات التعدين والتعدين عالية المخاطر المماثلة واستخراج النفط ومحطات الطاقة والمصانع الكيميائية وما إلى ذلك، فإن احتياجات إدارة السلامة لمتطلبات دقة تحديد المواقع أعلى، وسوف تساعد دقة تحديد المواقع UWB على تعزيز مستوى المليمتر في تعزيز مزاياها في مثل هذه المجالات.
في سيناريوهات التصنيع الصناعي والتخزين والخدمات اللوجستية، أصبحت تقنية النطاق العريض للغاية أداةً لخفض التكاليف وتعزيز الكفاءة. يستطيع العمال الذين يستخدمون الأجهزة المحمولة المزودة بتقنية النطاق العريض للغاية تحديد مواقع القطع المختلفة وترتيبها بدقة أكبر؛ كما أن بناء نظام إدارة يدمج تقنية النطاق العريض للغاية في إدارة المستودعات يُمكّن من مراقبة جميع أنواع المواد والموظفين في المستودعات بدقة وبشكل آني، مما يُحقق التحكم في المخزون وإدارة الموظفين، وفي الوقت نفسه، يُحقق دورانًا فعالًا وخاليًا من الأخطاء للمواد غير المأهولة من خلال معدات المركبات الموجهة آليًا، مما يُعزز كفاءة الإنتاج بشكل كبير.
علاوة على ذلك، يمكن لقفزة المليمتر في تقنية النطاق العريض للغاية أن تفتح آفاقًا جديدة لتطبيقات النقل بالسكك الحديدية. حاليًا، يعتمد نظام التحكم النشط في القطارات بشكل أساسي على تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية، إلا أن تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية في بيئة الأنفاق تحت الأرض، بالإضافة إلى المباني الشاهقة في المناطق الحضرية والوديان وغيرها، معرض للفشل. يمكن لتقنية النطاق العريض للغاية في تحديد المواقع والملاحة باستخدام نظام CBTC للقطارات، وتجنب الاصطدام العمودي والإنذار المبكر بالاصطدام، وإيقاف القطار بدقة، وغيرها، أن توفر دعمًا فنيًا أكثر موثوقية لسلامة ومراقبة النقل بالسكك الحديدية. حاليًا، لا يوجد تطبيق واسع النطاق لهذا النوع من التطبيقات في أوروبا والولايات المتحدة.
في سوق الطرفيات C، سيفتح تحسين دقة النطاق العريض للغاية (UWB) إلى مستوى المليمتر آفاقًا جديدة لتطبيقات المركبات، بخلاف المفاتيح الرقمية. على سبيل المثال، خدمة ركن السيارات الآلية، والدفع الآلي، وغيرها. في الوقت نفسه، بالاعتماد على تقنية الذكاء الاصطناعي، يمكن أيضًا "تعلم" أنماط حركة المستخدم وعاداته، وتحسين أداء تقنية القيادة الآلية.
في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية، قد تصبح تقنية النطاق العريض للغاية (UWB) التقنية القياسية للهواتف الذكية في ظلّ تفاعل السيارات والآلات عبر مفاتيح السيارات الرقمية. بالإضافة إلى توسيع نطاق تطبيقاتها لتحديد المواقع والبحث عن المنتجات، يُمكن لتحسين دقة النطاق العريض للغاية (UWB) أن يفتح آفاقًا جديدة لتطبيقات تفاعل الأجهزة. على سبيل المثال، يُمكن لمدى النطاق العريض للغاية (UWB) الدقيق التحكم بدقة في المسافة بين الأجهزة، وضبط بناء مشهد الواقع المعزز، وتحسين تجربة الألعاب والصوت والفيديو.
وقت النشر: 4 سبتمبر 2023