|
本文来源：物联传媒 本文作者：旸谷
近日，荷兰半导体公司恩智浦与德国LaterationXYZ公司合作，获得了利用超宽带技术实现毫米级精准定位其他UWB物品和设备的能力。这款新的解决方案为各种需要精准定位和跟踪的应用场景带来了新的可能性，标志着UWB技术发展史上的一个重要进步。 实际上，当前的UWB的厘米级精度，在定位领域已经做到了快马当先，而较高的硬件成本也让用户和方案商头疼如何解决好成本和部署的难点。此时“卷”向毫米级别，真的有这个必要吗？而毫米级的UWB又会带来哪些市场机会呢？ 毫米级的UWB 为何难以达到？ 作为一种高精度、高准确性、高安全的定位和测距方法，UWB室内定位在理论上精度可达到毫米级甚至微米级别，但在实际部署中却长久停留在厘米级，主要有以下几种因素影响到UWB定位的实际精度： 1、传感器布设方式对定位精度的影响 在实际的定位精度解算过程中，传感器个数增多意味着冗余信息的增多，丰富的冗余信息可以进一步地减小定位误差。但是定位精度并不会随着传感器最佳不断增大，当传感器增加到一定数量后，继续增加传感器对定位精度的贡献并不大。并且传感器个数的增加意味着设备代价的加大。因此怎样在传感器个数和定位精度之间找到平衡从而合理布设UWB传感器是研究传感器布设对定位精度影响的重点。 2、 多路径效应的影响 UWB超宽带定位信号在传播过程中会受到周围环境如墙壁、玻璃和桌面等室内物品的反射和折射，产生多路径效应。信号在延迟、幅值和相位等方面的变化，从而产生能量衰减，信噪比下降，导致首达信号并非直达信号，引起测距误差，定位精度也随之下降。因此，有效地抑制多路径效应可以提高定位精度，目前抑制多径的方法主要有MUSIC、ESPRIT和边缘检测等技术。 3、 NLOS影响 视距传播(LOS)是保证信号测量结果准确的首要和前提条件，当移动定位目标和基站之间不能满足条件时，信号的传播只能在折射和衍射等非视距条件下完成。此时首达脉冲的时间并不代表TOA的真实值，首达脉冲的方向也不是AOA的真实值，这样就会造成一定的定位误差。目前消除非视距误差的方法主要有Wylie法和相关消除法。 4、 人体对定位精度的影响 人体的主要成分是水，水对UWB无线脉冲信号具有较强的吸收作用，导致信号强度衰减，测距信息存在偏差，影响最终的定位效果。 5、 信号穿透减弱的影响 任何信号穿透墙体等实体时都会减弱，UWB也不例外。当UWB定位穿透普通的砖墙时信号会减弱将近一半左右。因穿透墙体引起的信号传输时间的变化也会影响定位精度。
由于人体、信号穿透所带来的精度影响难以规避，此次恩智浦与德国LaterationXYZ公司或将通过创新传感器布局的解决方案来增强UWB技术，目前尚未有具体的创新成果展示，笔者只能从恩智浦官网发布的过往技术文章中作出相关推测。 至于提高UWB精度的动因，笔者认为，这首先是恩智浦作为全球领先的UWB玩家为应对当前国内厂商大举创新的突围态势而进行的一种技术防御。毕竟当前的UWB技术还在蓬勃发展阶段，相应的成本、应用、规模还未稳定，此时国内厂商多关注于UWB产品的尽快落地铺开，抢占市场，无暇顾及UWB精度提升的创新。而恩智浦作为UWB领域的头号玩家之一，则具备完整的产品生态以及多年深耕所积累的技术实力，更为从容地开展着UWB创新。 其次，恩智浦此次朝着毫米级UWB进发，也是看到了UWB未来发展的无限潜能，并确信精度的提升将带来新的应用市场。 在笔者看来，UWB的上升空间将随着5G“新基建”的推进而持续提升，在5G智赋产业升级的进程中进一步拓展自身价值坐标。 此前，在 2G/3G/4G网络下，移动定位场景主要集中在紧急呼叫、合法位置访问等应用，对定位精度要求不高，基于Cell ID的粗定位精度在从几十米到几百米不等。而5G使用了新的编码方式、波束赋形、大规模天线阵列、毫米波频谱等技术，其大带宽和天线阵列技术，便为高精度距离测量和高精度角度测量提供了基础。因而，UWB在精度领域的又一轮冲刺，既有相应的时代背景、技术基础的支撑，又有充足的应用前景，此次UWB的精度冲刺可以视作是为迎接数智化升级而进行的预先布局。 毫米级UWB 将会打开哪些市场？ 当前，UWB的市场分布以B端分散、C端集中为主要特点。在应用中，B端多用例，C端更具有效能挖掘的想象空间。笔者认为，此次专攻定位效能的创新，巩固了UWB在精准定位的优势，不仅能为现有应用带来性能突破，同时也为UWB打开新的应用空间创造机会。
来源：物联传媒 在B端市场，针对园区、工厂、企业等场景，其特定区域的无线环境相对确定，定位精度可以得到一致性保证，同时这类场景也保持着对精准定位感知的稳定需求，或将成为毫米级UWB即将瞄准的优势市场。 在矿山场景，随着智慧矿井建设推进，“5G+UWB定位”的融合方案可使得智慧化采掘系统能在极短时间内完成定位，实现精确定位和低功耗完美结合，实现高精度、大容量、超长待机等特性。同时，基于对矿井安全管理的硬性需求，UWB还将运用于对人员、车轨的日常管理中。目前，全国有一定规模的煤矿大概有4000座左右，平均每座煤矿的基站需求约在100个左右，由此可以预估煤矿基站总需求是40万左右，煤矿矿工人数总体约400万人左右，按1人1个标签，UWB标签的需求量约400万个左右。按当前终端用户买单的市场均价，煤矿市场中UWB“基站+标签”的硬件市场大约有40亿的产值。 与矿山采掘类似的高危场景还有石油采掘、电厂、化工厂等，安全管理需求下对于定位精度的要求较高，UWB定位精度向毫米级提升有助于其在此类领域的优势巩固。 在工业制造、仓储物流场景，UWB成为降本增效的利器。工人使用UWB技术的手持设备，可以更精准地定位和放置各个零部件；仓储管理中建设融合UWB技术的管理系统，可实时地对仓库里各类物料及人员进行精确监控，在实现库存控制、人员管理的同时还可通过AGV 设备实现高效无误的无人化物料周转，大力提升生产效益。 此外，UWB的毫米级跃升还可为其开拓出轨道交通领域新应用。当前，列车的主动控制系统主要依靠卫星定位来完成，对于地下隧道环境以及城市高楼、峡谷等场景，卫星定位容易失效。UWB技术在列车CBTC定位导航、列成防撞与碰撞预警、列车精准停靠等方面，可为轨道交通安全与控制提供更可靠技术支撑。目前这类应用在欧美国家已有散点应用案例。 在C端市场，UWB精度向毫米级的提升将为车载场景开拓出数字钥匙以外的新应用场景。比如自动代客泊车、自动支付等等。同时，基于人工智能技术，还可以来“学习”用户的运动模式和习惯，完善自动驾驶技术效能。 消费电子领域，在数字车钥匙的车机互动潮下，UWB或将成为智能手机的标配技术。而UWB的精度提升除了能为定位寻物类产品打开更广阔应用空间，还能开拓出设备交互场景下新的应用空间。例如，通过UWB的精准测距可以精准把控设备间的距离，从而调整增强现实场景建构，为游戏、影音带来更好的感官体验。 写在最后 当前，UWB虽在各方面持续壮大发展着，但仍缺少具备一定量的落地应用场景来支撑，并且由于硬件成本、企业运营、市场碎片化等多种因素制约从而面临着一定的部署实施困境。 总体来看，UWB的出路一定是从应用场景先突破，至于如何找到这个核心场景，欢迎聪明的读者参与交流。 |
|
|
