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 các mặt hàng và thiết bị UWB khác bằng công nghệ băng thông cực rộng. Giải pháp mới này mang đến những khả năng mới cho nhiều tình huống ứng dụng khác nhau đòi hỏi phải định vị và theo dõi chính xác, đánh dấu một bước tiến thiết yếu trong lịch sử phát triển công nghệ UWB.
Trên thực tế, độ chính xác cấp độ centimet của UWB hiện tại, trong lĩnh vực định vị 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. Vào thời điểm này, "lăn" đến cấp độ milimet, 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, tính bảo mật cao, định vị trong nhà UWB về mặt lý thuyết có thể đạt độ chính xác đến từng milimét hoặc thậm chí là micromet, nhưng trong quá trình triển khai thực tế, nó vẫn chỉ dừng lại ở mức centimet trong một thời gian dài, chủ yếu là do các yếu tố sau đây 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 độ chính xác định vị thực tế, việc tăng số lượng cảm biến có nghĩa là tăng thông tin dự phòng và thông tin dự phòng phong phú có thể làm giảm thêm lỗi định vị. Tuy nhiên, độ chính xác định vị không tăng với các cảm biến tốt nhất và khi số lượng cảm biến tăng lên đến một số lượng nhất định, đóng góp vào độ chính xác định vị không lớn khi tăng số lượng cảm biến. Và việc tăng số lượng cảm biến có nghĩa là 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, và do đó triển khai hợp lý các cảm biến UWB 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 thông cực rộng UWB bị phản xạ và khúc xạ bởi môi trường xung quanh như tường, kính và các vật thể trong nhà như máy tính để 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, dẫn đến thực tế là tín hiệu đầu tiên đạt được không trực tiếp, gây ra lỗi đo 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 theo đường ngắm (LOS) là điều kiện tiên quyết đầu tiên và tiên quyết để đảm bảo độ chính xác của kết quả đo tín hiệu, khi không thể đáp ứng được các điều kiện giữa mục tiêu định vị di động và trạm gốc, việc truyền tín hiệu chỉ có thể hoàn thành trong các điều kiện không theo đường ngắm như khúc xạ và nhiễu xạ. Lúc này, thời gian của 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 lỗi định vị nhất định. Hiện tại, các phương pháp chính để loại bỏ lỗi không theo đường ngắm là phương pháp Wylie và phương pháp loại bỏ 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, độ 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 thâm nhập tín hiệu nào qua tường và các thực thể khác 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.
Đối với động lực cải thiện độ chính xác của UWB, tôi tin rằng trước hết là NXP với tư cách là công ty UWB hàng đầu thế giới để đối phó với các nhà sản xuất trong nước hiện tại 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 quan tâm nhiều hơn đến việc sản phẩm UWB sớm nhất có thể hạ cánh và lan rộng, chiếm lĩnh thị trường, không có thời gian quan tâm đến độ chính xác của UWB để cải thiện sự đổi mới. NXP, là một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực UWB, có hệ sinh thái sản phẩm hoàn chỉnh cũng như nhiều năm cày sâu sức mạnh kỹ thuật tích lũy, thoải mái hơn khi thực hiện đổi mới UWB.
Thứ hai, NXP lần này hướng tới UWB ở cấp độ milimet, cũng nhìn thấy tiềm năng vô hạn của sự phát triển trong tương lai của UWB và tin rằng việc cải thiện độ chính xác sẽ mang lại những ứng dụng mới cho thị trường.
Theo tôi, lợi thế của UWB sẽ tiếp tục được cải thiện cùng với sự tiến bộ của "cơ sở hạ tầng" mới của 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 kịch bản 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. Trong khi 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, thì băng thông lớn và công nghệ mảng ăng ten của nó cung cấp cơ sở cho phép đo khoảng cách có độ chính xác cao và phép 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 tương ứng, nền tảng công nghệ và triển vọng ứng dụng đầy đủ, và cuộc chạy nước rút về độ chính xác của UWB này có thể được coi là một bố cục trước để đáp ứng việc nâng cấp trí thông minh kỹ thuật số.
Millimetre UW sẽ mở rộng thị trường nào?
Hiện nay, sự phân bố thị trường của 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 và đầu C có nhiều không gian sáng tạo hơn cho khai thác hiệu suất. Theo tôi, sự đổi mới này tập trung vào hiệu suất định vị củng cố những lợi thế của UWB trong việc định vị chính xác, không chỉ mang lại những đột phá về hiệu suất cho các ứng dụng hiện có mà còn tạo ra cơ hội cho UWB mở ra không gian ứng dụng mới.
Ở 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 độ milimet nhằm mục đích mang lại lợi thế cho thị trường.
Trong bối cảnh khai thác, với sự tiến bộ của xây dựng mỏ thông minh, giải pháp hợp nhất "Định vị 5G + UWB" có thể làm cho hệ thống khai thác thông minh hoàn thành 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 nhận ra các đặc điểm của độ chính xác cao, công suất lớn và thời gian chờ dài, v.v. Đồng thời, dựa trên quản lý an toàn của mỏ, có thể sử dụng để đảm bảo an toàn cho mỏ và quản lý an toàn của mỏ. Đồng thời, dựa trên nhu cầu khó khăn về quản lý an toàn mỏ, UWB cũng sẽ được sử dụng trong quản lý nhân sự hàng ngày và đường ray xe. Hiện tại, đất nước có quy mô nhất định về các mỏ than khoảng 4000 hoặc hơn, và nhu cầu trung bình cho mỗi trạm gốc của mỏ than là khoảng 100 hoặc hơn, từ đó có thể ước tính rằng tổng nhu cầu về trạm gốc mỏ than là khoảng 400.000, số lượng thợ mỏ than nói chung khoảng 4 triệu người hoặc hơn, theo 1 người 1 nhãn, nhu cầu về thẻ UWB khoảng 4 triệu hoặc hơn. Theo người dùng cuối hiện tại mua một mức giá thị trường duy nhất, thị trường phần cứng "trạm gốc + thẻ" UWB có giá trị đầu ra khoảng 4 tỷ.
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 các lợi thế của nó trong các lĩnh vực như vậy.
Trong các kịch bản sản xuất công nghiệp, kho bãi và hậu cần, UWB đã trở thành một công cụ để giảm chi phí và hiệu quả. Người lao động sử dụng thiết bị cầm tay có công nghệ UWB có thể định vị và đặt các bộ phận khác nhau chính xác hơn; việc xây dựng hệ thống quản lý tích hợp công nghệ UWB vào quản lý kho có thể theo dõi chính xác mọi loại vật liệu và nhân sự trong kho theo thời gian thực, đạt được kiểm soát hàng tồn kho, quản lý nhân sự và đồng thời cũng đạt được sự luân chuyển vật liệu không người lái hiệu quả và không có lỗi thông qua thiết bị AGV, có thể nâng cao đáng kể hiệu quả sản xuất.
Ngoài ra, bước nhảy milimet của UWB cũng có thể mở ra những ứng dụng mới trong lĩnh vực vận tải đường sắt. Hiện tại, hệ thống điều khiển chủ động của tàu hỏa chủ yếu dựa vào định vị vệ tinh để hoàn thiện, đối với môi trường đường hầm ngầm cũng như các tòa nhà cao tầng đô thị, hẻm núi và các cảnh khác, định vị vệ tinh dễ bị hỏng. Công nghệ UWB trong định vị và điều hướng CBTC của tàu hỏa, cột vào 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 sự an toàn và kiểm soát của vận tải đường sắt. Hiện tại, loại ứng dụng này ở Châu Âu và Hoa Kỳ đã rải rác các trường hợp ứng dụng.
Trong thị trường C-terminal, độ chính xác UWB đến mức độ tăng cường từng milimet sẽ mở ra những kịch bản ứng dụng mới ngoài chìa khóa kỹ thuật số cho bối cảnh 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, cũng có thể "học" được các kiểu di chuyển và thói quen của người dùng, và 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 của 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, 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, để điều chỉnh cấu trúc cảnh thực tế tăng cường, cho trò chơi, âm thanh và video để mang lại trải nghiệm cảm giác tốt hơn.
Thời gian đăng: 04-09-2023