Bản gốc: Ulink Media
Tác giả: 旸谷
Gần đây, công ty bán dẫn Hà Lan NXP, hợp tác với công ty Đức Lateration XYZ, đã đạt được khả năng định vị chính xác đến từng milimet cho các thiết bị và vật dụng UWB khác bằng công nghệ băng thông siêu rộng. Giải pháp mới này mang đến những khả năng mới cho nhiều ứng dụng đòi hỏi định vị và theo dõi chính xác, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lịch sử phát triển công nghệ UWB.
Trên thực tế, độ chính xác định vị UWB ở cấp độ centimet hiện nay đã được thực hiện nhanh chóng, và chi phí phần cứng cao hơn cũng khiến người dùng và nhà cung cấp giải pháp đau đầu về cách giải quyết các khó khăn về chi phí và triển khai. Việc "lăn" xuống cấp độ milimet vào thời điểm này có cần thiết không? Và UWB cấp độ milimet sẽ mang lại những cơ hội thị trường nào?
Tại sao UWB ở cấp độ milimet lại khó tiếp cận?
Là phương pháp định vị và đo khoảng cách có độ chính xác cao, độ tin cậy cao, bảo mật cao, định vị trong nhà UWB về mặt lý thuyết có thể đạt độ chính xác đến milimét hoặc thậm chí micromet, nhưng trong quá trình triển khai thực tế, nó vẫn duy trì ở mức centimet trong một thời gian dài, chủ yếu là do các yếu tố sau ảnh hưởng đến độ chính xác thực tế của định vị UWB:
1. Tác động của chế độ triển khai cảm biến đến độ chính xác định vị
Trong quá trình giải quyết vấn đề độ chính xác định vị thực tế, việc tăng số lượng cảm biến đồng nghĩa với việc tăng lượng thông tin dư thừa, và lượng thông tin dư thừa phong phú có thể giảm thiểu sai số định vị. Tuy nhiên, độ chính xác định vị không tăng lên với các cảm biến tốt nhất, và khi số lượng cảm biến tăng đến một mức nhất định, sự đóng góp vào độ chính xác định vị không lớn. Hơn nữa, việc tăng số lượng cảm biến đồng nghĩa với việc chi phí thiết bị tăng lên. Do đó, làm thế nào để tìm được sự cân bằng giữa số lượng cảm biến và độ chính xác định vị, từ đó triển khai cảm biến UWB hợp lý là trọng tâm của nghiên cứu về tác động của việc triển khai cảm biến đến độ chính xác định vị.
2. Ảnh hưởng của hiệu ứng đa đường
Tín hiệu định vị băng siêu rộng UWB bị phản xạ và khúc xạ bởi môi trường xung quanh như tường, kính và các vật thể trong nhà như mặt bàn trong quá trình truyền dẫn, dẫn đến hiệu ứng đa đường. Tín hiệu thay đổi về độ trễ, biên độ và pha, dẫn đến suy giảm năng lượng và giảm tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu, khiến tín hiệu đầu tiên thu được không trực tiếp, gây ra sai số khoảng cách và giảm độ chính xác định vị. Do đó, việc triệt tiêu hiệu ứng đa đường hiệu quả có thể cải thiện độ chính xác định vị, và các phương pháp hiện tại để triệt tiêu hiệu ứng đa đường chủ yếu bao gồm các kỹ thuật MUSIC, ESPRIT và phát hiện cạnh.
3. Tác động của NLOS
Truyền dẫn đường ngắm (LOS) là điều kiện tiên quyết và đầu tiên để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo tín hiệu. Khi không đáp ứng được các điều kiện giữa mục tiêu định vị di động và trạm gốc, việc truyền dẫn tín hiệu chỉ có thể được thực hiện trong các điều kiện không trực tiếp như khúc xạ và nhiễu xạ. Lúc này, thời điểm xung đầu tiên đến không biểu thị giá trị thực của TOA, và hướng của xung đầu tiên đến không phải là giá trị thực của AOA, điều này sẽ gây ra sai số định vị nhất định. Hiện nay, các phương pháp chính để loại bỏ sai số không trực tiếp là phương pháp Wylie và phương pháp loại trừ tương quan.
4. Tác động của cơ thể con người đến độ chính xác định vị
Thành phần chính của cơ thể con người là nước, nước trên tín hiệu xung không dây UWB có tác dụng hấp thụ mạnh, dẫn đến suy giảm cường độ tín hiệu, sai lệch thông tin phạm vi và ảnh hưởng đến hiệu ứng định vị cuối cùng
5. Tác động của việc suy yếu khả năng thâm nhập tín hiệu
Bất kỳ sự xuyên thấu tín hiệu nào qua tường và các vật thể khác đều sẽ bị suy yếu, UWB cũng không ngoại lệ. Khi định vị UWB xuyên qua một bức tường gạch thông thường, tín hiệu sẽ bị suy yếu khoảng một nửa. Những thay đổi về thời gian truyền tín hiệu do xuyên tường cũng sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác định vị.
Do cơ thể con người, sự thâm nhập tín hiệu gây ra bởi độ chính xác của tác động rất khó để tránh, NXP và công ty LaterationXYZ của Đức sẽ thông qua các giải pháp bố trí cảm biến sáng tạo để nâng cao công nghệ UWB, vẫn chưa có màn trình diễn cụ thể nào về kết quả sáng tạo, tôi chỉ có thể được phát hành từ trang web chính thức của NXP các bài viết kỹ thuật trước đây để đưa ra suy đoán có liên quan.
Về động lực cải thiện độ chính xác của UWB, tôi tin rằng trước hết, NXP, với tư cách là công ty UWB hàng đầu thế giới, cần phải đối phó với các nhà sản xuất trong nước hiện nay về đổi mới quy mô lớn trong tình hình đột phá và phòng thủ kỹ thuật. Xét cho cùng, công nghệ UWB hiện tại vẫn đang trong giai đoạn phát triển bùng nổ, và chi phí, ứng dụng và quy mô tương ứng vẫn chưa ổn định. Lúc này, các nhà sản xuất trong nước đang quan tâm nhiều hơn đến việc sản phẩm UWB phải nhanh chóng được đưa ra thị trường, chiếm lĩnh thị trường, không còn thời gian để quan tâm đến độ chính xác của UWB và cải thiện đổi mới. Là một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực UWB, NXP sở hữu hệ sinh thái sản phẩm hoàn chỉnh cũng như nhiều năm tích lũy sức mạnh kỹ thuật, giúp việc đổi mới UWB trở nên thuận lợi hơn.
Thứ hai, NXP lần này hướng tới UWB ở cấp độ milimet, cũng nhìn thấy tiềm năng vô hạn của sự phát triển UWB trong tương lai và tin rằng việc cải thiện độ chính xác sẽ mang lại những ứng dụng mới cho thị trường.
Theo tôi, lợi ích của UWB sẽ tiếp tục được cải thiện cùng với sự tiến bộ của "cơ sở hạ tầng mới" 5G và mở rộng hơn nữa giá trị của nó trong quá trình nâng cấp công nghiệp của khả năng trao quyền thông minh 5G.
Trước đây, trong mạng 2G/3G/4G, các tình huống định vị di động chủ yếu tập trung vào các cuộc gọi khẩn cấp, truy cập vị trí hợp pháp và các ứng dụng khác, yêu cầu về độ chính xác định vị không cao, dựa trên độ chính xác định vị thô của Cell ID từ hàng chục mét đến hàng trăm mét. Mặc dù 5G sử dụng các phương pháp mã hóa mới, hợp nhất chùm tia, mảng ăng-ten quy mô lớn, phổ sóng milimet và các công nghệ khác, nhưng băng thông lớn và công nghệ mảng ăng-ten của nó tạo cơ sở cho việc đo khoảng cách và đo góc có độ chính xác cao. Do đó, một vòng chạy nước rút UWB khác trong lĩnh vực độ chính xác được hỗ trợ bởi bối cảnh thời đại, nền tảng công nghệ và triển vọng ứng dụng đầy đủ tương ứng, và cuộc chạy nước rút về độ chính xác UWB này có thể được coi là một bước chuẩn bị để đáp ứng việc nâng cấp trí tuệ số.
Millimetre UW sẽ mở rộng thị trường nào?
Hiện nay, phân phối thị trường UWB chủ yếu được đặc trưng bởi sự phân tán đầu B và sự tập trung đầu C. Trong ứng dụng, đầu B có nhiều trường hợp sử dụng hơn, còn đầu C có nhiều không gian sáng tạo hơn cho việc khai thác hiệu suất. Theo tôi, sự đổi mới tập trung vào hiệu suất định vị này củng cố những lợi thế của UWB trong việc định vị chính xác, không chỉ mang lại đột phá về hiệu suất cho các ứng dụng hiện có mà còn tạo cơ hội cho UWB mở ra không gian ứng dụng mới.
Trong thị trường B-end, đối với các công viên, nhà máy, doanh nghiệp và các tình huống khác, môi trường không dây của khu vực cụ thể tương đối chắc chắn và độ chính xác định vị có thể được đảm bảo liên tục, trong khi các cảnh như vậy cũng duy trì nhu cầu ổn định về nhận thức định vị chính xác hoặc sẽ sớm trở thành UWB cấp milimet nhằm mục đích mang lại lợi thế cho thị trường.
Trong lĩnh vực khai thác mỏ, với sự tiến bộ của việc xây dựng mỏ thông minh, giải pháp kết hợp "Định vị 5G + UWB" có thể giúp hệ thống khai thác thông minh hoàn thành việc định vị trong thời gian rất ngắn, đạt được sự kết hợp hoàn hảo giữa định vị chính xác và mức tiêu thụ điện năng thấp, đồng thời hiện thực hóa các đặc tính như độ chính xác cao, dung lượng lớn và thời gian chờ dài, v.v. Đồng thời, dựa trên việc quản lý an toàn mỏ, nó có thể được sử dụng để đảm bảo an toàn cho mỏ và quản lý an toàn mỏ. Đồng thời, dựa trên nhu cầu ngày càng cao về quản lý an toàn mỏ, UWB cũng sẽ được sử dụng trong việc quản lý nhân sự và theo dõi xe hàng ngày. Hiện nay, cả nước có khoảng 4.000 mỏ than, và nhu cầu trung bình cho mỗi trạm gốc của mỗi mỏ là khoảng 100, từ đó có thể ước tính tổng nhu cầu về trạm gốc mỏ than là khoảng 400.000, với tổng số thợ mỏ khoảng 4 triệu người, theo tiêu chuẩn "1 người 1 nhãn", nhu cầu về thẻ UWB khoảng 4 triệu. Theo người dùng cuối hiện tại để mua một mức giá thị trường duy nhất, thị trường than trong thị trường phần cứng "trạm gốc + thẻ" UWB là khoảng 4 tỷ về giá trị đầu ra.
Khai thác mỏ và các tình huống rủi ro cao tương tự như khai thác dầu, nhà máy điện, nhà máy hóa chất, v.v., nhu cầu quản lý an toàn đối với yêu cầu về độ chính xác định vị cao hơn, việc nâng cao độ chính xác định vị UWB lên đến cấp độ milimet sẽ giúp củng cố lợi thế của nó trong các lĩnh vực như vậy.
Trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp, kho bãi và hậu cần, UWB đã trở thành một công cụ giúp giảm chi phí và nâng cao hiệu quả. Công nhân sử dụng thiết bị cầm tay tích hợp công nghệ UWB có thể định vị và sắp xếp các bộ phận chính xác hơn; việc xây dựng hệ thống quản lý tích hợp công nghệ UWB vào quản lý kho có thể giám sát chính xác tất cả các loại vật liệu và nhân sự trong kho theo thời gian thực, kiểm soát hàng tồn kho, quản lý nhân sự, đồng thời đạt được hiệu quả luân chuyển vật liệu không người lái và không có lỗi thông qua thiết bị AGV, từ đó nâng cao đáng kể hiệu quả sản xuất.
Ngoài ra, bước nhảy vọt milimet của UWB cũng có thể mở ra những ứng dụng mới trong lĩnh vực vận tải đường sắt. Hiện nay, hệ thống điều khiển chủ động của tàu hỏa chủ yếu dựa vào định vị vệ tinh để hoàn thiện, trong khi định vị vệ tinh dễ bị lỗi trong môi trường đường hầm ngầm cũng như các tòa nhà cao tầng đô thị, hẻm núi, v.v. Công nghệ UWB trong định vị và dẫn đường tàu hỏa CBTC, tích hợp vào hệ thống tránh va chạm và cảnh báo sớm va chạm, dừng tàu chính xác, v.v., có thể cung cấp hỗ trợ kỹ thuật đáng tin cậy hơn cho an toàn và kiểm soát vận tải đường sắt. Hiện tại, loại ứng dụng này đã được triển khai rải rác ở Châu Âu và Hoa Kỳ.
Trên thị trường thiết bị đầu cuối C, việc nâng cao độ chính xác UWB lên đến từng milimet sẽ mở ra những ứng dụng mới ngoài chìa khóa kỹ thuật số cho xe cộ. Ví dụ: dịch vụ đỗ xe tự động, thanh toán tự động, v.v. Đồng thời, dựa trên công nghệ trí tuệ nhân tạo, nó cũng có thể "học" được các kiểu di chuyển và thói quen của người dùng, từ đó cải thiện hiệu suất của công nghệ lái xe tự động.
Trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, UWB có thể trở thành công nghệ tiêu chuẩn cho điện thoại thông minh dưới làn sóng tương tác giữa xe và máy móc thông qua chìa khóa xe kỹ thuật số. Ngoài việc mở ra không gian ứng dụng rộng hơn cho việc định vị và tìm kiếm sản phẩm, việc cải thiện độ chính xác của UWB cũng có thể mở ra không gian ứng dụng mới cho các tình huống tương tác thiết bị. Ví dụ, phạm vi chính xác của UWB có thể kiểm soát chính xác khoảng cách giữa các thiết bị, điều chỉnh cấu trúc cảnh thực tế tăng cường, mang lại trải nghiệm cảm giác tốt hơn cho trò chơi, âm thanh và video.
Thời gian đăng: 04-09-2023