मूळ: युलिंक मीडिया
लेखक: 旸谷
अलीकडेच, डच सेमीकंडक्टर कंपनी NXP ने, जर्मन कंपनी Lateration XYZ च्या सहकार्याने, अल्ट्रा-वाइडबँड तंत्रज्ञानाचा वापर करून इतर UWB वस्तू आणि उपकरणांचे मिलीमीटर-स्तरीय अचूक स्थान निश्चित करण्याची क्षमता प्राप्त केली आहे. हे नवीन समाधान, अचूक स्थान निश्चिती आणि ट्रॅकिंगची आवश्यकता असलेल्या विविध अनुप्रयोग परिस्थितींसाठी नवीन शक्यता निर्माण करते, आणि UWB तंत्रज्ञान विकासाच्या इतिहासात एक महत्त्वपूर्ण प्रगती दर्शवते.
खरं तर, पोझिशनिंगच्या क्षेत्रात सध्याची UWB सेंटीमीटर-स्तरीय अचूकता जलद गतीने मिळवली जाते, परंतु हार्डवेअरच्या जास्त खर्चामुळे वापरकर्ते आणि सोल्युशन प्रोव्हायडर्सना खर्च आणि डिप्लॉयमेंटमधील अडचणी कशा सोडवायच्या याबद्दल डोकेदुखी होते. अशा वेळी मिलीमीटर स्तरावर जाणे आवश्यक आहे का? आणि मिलीमीटर-स्तरीय UWB कोणत्या बाजारपेठेतील संधी निर्माण करेल?
मिलिमीटर-स्केल UWB पर्यंत पोहोचणे कठीण का असते?
एक उच्च-सुस्पष्टता, उच्च-सुरक्षितता असलेली पोझिशनिंग आणि रेंजिंग पद्धत म्हणून, UWB इनडोअर पोझिशनिंग सैद्धांतिकदृष्ट्या मिलिमीटर किंवा अगदी मायक्रोमीटर अचूकता गाठू शकते, परंतु प्रत्यक्ष वापरात, UWB पोझिशनिंगच्या प्रत्यक्ष अचूकतेवर परिणाम करणाऱ्या खालील घटकांमुळे ती बऱ्याच काळापासून सेंटीमीटर-स्तरावरच राहिली आहे:
१. सेन्सर तैनात करण्याच्या पद्धतीचा स्थान निश्चितीच्या अचूकतेवर होणारा परिणाम
प्रत्यक्ष पोझिशनिंग अचूकता निश्चित करण्याच्या प्रक्रियेत, सेन्सर्सची संख्या वाढल्याने अतिरिक्त माहितीमध्येही वाढ होते, आणि ही विपुल अतिरिक्त माहिती पोझिशनिंगमधील त्रुटी आणखी कमी करू शकते. तथापि, सर्वोत्तम सेन्सर्स वापरल्याने पोझिशनिंगची अचूकता वाढत नाही, आणि जेव्हा सेन्सर्सची संख्या एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंत वाढवली जाते, तेव्हा सेन्सर्सच्या वाढीमुळे पोझिशनिंगच्या अचूकतेमध्ये होणारे योगदान फार मोठे नसते. तसेच, सेन्सर्सची संख्या वाढल्याने उपकरणांची किंमतही वाढते. त्यामुळे, सेन्सर्सची संख्या आणि पोझिशनिंगची अचूकता यांच्यात संतुलन कसे साधावे, आणि त्याद्वारे UWB सेन्सर्सची योग्य तैनाती कशी करावी, हा सेन्सर तैनातीचा पोझिशनिंगच्या अचूकतेवरील परिणामावरील संशोधनाचा केंद्रबिंदू आहे.
२. मल्टीपाथ परिणामाचा प्रभाव
UWB अल्ट्रा-वाइडबँड पोझिशनिंग सिग्नल प्रसारणाच्या प्रक्रियेदरम्यान भिंती, काच आणि डेस्कटॉपसारख्या घरातील वस्तूंमुळे परावर्तित आणि अपवर्तित होतात, ज्यामुळे मल्टिपाथ परिणाम (multipath effects) निर्माण होतात. सिग्नलच्या विलंब (delay), आयाम (amplitude) आणि कला (phase) मध्ये बदल होतो, ज्यामुळे ऊर्जेचा ऱ्हास होतो आणि सिग्नल-टू-नॉइज रेशो (signal-to-noise ratio) कमी होतो. यामुळे, सुरुवातीला पोहोचलेला सिग्नल थेट नसतो, ज्यामुळे रेंजिंगमध्ये त्रुटी येतात आणि पोझिशनिंगची अचूकता कमी होते. म्हणून, मल्टिपाथ परिणामाचे प्रभावीपणे दमन केल्यास पोझिशनिंगची अचूकता सुधारू शकते, आणि मल्टिपाथ दमन करण्याच्या सध्याच्या पद्धतींमध्ये प्रामुख्याने MUSIC, ESPRIT आणि एज डिटेक्शन तंत्रांचा समावेश आहे.
३. एनएलओएस परिणाम
सिग्नल मापन परिणामांची अचूकता सुनिश्चित करण्यासाठी दृष्टीरेषेतील प्रसारण (LOS) ही पहिली आणि पूर्वअट आहे. जेव्हा मोबाईल पोझिशनिंग लक्ष्य आणि बेस स्टेशन यांच्यामधील अटी पूर्ण होऊ शकत नाहीत, तेव्हा सिग्नलचे प्रसारण केवळ अपवर्तन आणि विवर्तन यांसारख्या दृष्टीरेषेबाहेरील परिस्थितीतच पूर्ण होऊ शकते. यावेळी, पहिल्या येणाऱ्या पल्सची वेळ ही TOA चे वास्तविक मूल्य दर्शवत नाही आणि पहिल्या येणाऱ्या पल्सची दिशा ही AOA चे वास्तविक मूल्य दर्शवत नाही, ज्यामुळे एक विशिष्ट पोझिशनिंग त्रुटी निर्माण होते. सध्या, दृष्टीरेषेबाहेरील त्रुटी दूर करण्याच्या मुख्य पद्धती म्हणजे वायली पद्धत आणि सहसंबंध निर्मूलन पद्धत.
४. स्थिती अचूकतेवर मानवी शरीराचा होणारा परिणाम
मानवी शरीराचा मुख्य घटक पाणी आहे, पाण्यामुळे UWB वायरलेस पल्स सिग्नलवर तीव्र शोषण प्रभाव पडतो, ज्यामुळे सिग्नलची शक्ती कमी होते, अंतराच्या माहितीत विचलन होते आणि अंतिम स्थान निश्चितीच्या परिणामावर परिणाम होतो.
५. सिग्नल भेदक क्षमता कमी होण्याचा परिणाम
भिंती आणि इतर घटकांमधून सिग्नलचा प्रवेश कमकुवत होतो, आणि UWB याला अपवाद नाही. जेव्हा UWB पोझिशनिंग एका सामान्य विटांच्या भिंतीतून जाते, तेव्हा सिग्नल सुमारे अर्ध्याने कमकुवत होतो. भिंत भेदल्यामुळे सिग्नल प्रसारणाच्या वेळेत होणाऱ्या बदलांचा परिणाम पोझिशनिंगच्या अचूकतेवरही होतो.
मानवी शरीरामुळे, आघाताच्या अचूकतेमुळे होणाऱ्या सिग्नलच्या प्रवेशाला टाळणे कठीण आहे. NXP आणि जर्मन LaterationXYZ कंपनी नाविन्यपूर्ण सेन्सर मांडणीच्या उपायांद्वारे UWB तंत्रज्ञान अधिक प्रगत करणार आहेत. याचे कोणतेही विशिष्ट नाविन्यपूर्ण परिणाम अद्याप प्रदर्शित झालेले नाहीत, त्यामुळे यासंबंधीचा अंदाज केवळ NXP च्या अधिकृत वेबसाइटवरील पूर्वीच्या तांत्रिक लेखांवरूनच लावता येतो.
UWB ची अचूकता सुधारण्यामागील प्रेरणेबद्दल बोलायचे झाल्यास, मला वाटते की सर्वप्रथम, जगातील एक अग्रगण्य UWB कंपनी म्हणून NXP ला सध्याच्या देशांतर्गत उत्पादकांच्या मोठ्या प्रमाणावरील नवोपक्रमांच्या आणि तांत्रिक संरक्षणाच्या परिस्थितीला तोंड द्यायचे आहे. कारण, सध्याचे UWB तंत्रज्ञान अजूनही विकासाच्या तेजीत असलेल्या टप्प्यात आहे आणि त्याचा संबंधित खर्च, वापर आणि व्याप्ती अद्याप स्थिर झालेली नाही. या वेळी, देशांतर्गत उत्पादक आपली UWB उत्पादने शक्य तितक्या लवकर बाजारात आणून त्यांचा प्रसार करण्यावर आणि बाजारपेठ काबीज करण्यावर अधिक लक्ष केंद्रित करत आहेत, त्यामुळे त्यांना UWB ची अचूकता सुधारून नवोपक्रम करण्याकडे लक्ष द्यायला वेळ नाही. UWB क्षेत्रातील अग्रगण्य कंपन्यांपैकी एक म्हणून NXP कडे एक संपूर्ण उत्पादन परिसंस्था (product ecosystem) आहे, तसेच अनेक वर्षांच्या सखोल अभ्यासातून जमा झालेली तांत्रिक शक्ती आहे, ज्यामुळे त्यांना UWB नवोपक्रम अधिक सहजपणे राबवता येतात.
दुसरे म्हणजे, NXP या वेळी मिलीमीटर-स्तरीय UWB च्या दिशेने वाटचाल करत असताना, UWB च्या भविष्यातील विकासाची अमर्याद क्षमता देखील पाहते आणि त्यांना खात्री आहे की अचूकतेतील सुधारणा बाजारात नवीन अनुप्रयोग आणेल.
माझ्या मते, 5G "नवीन पायाभूत सुविधांच्या" प्रगतीमुळे UWB ची उपयुक्तता सतत वाढत राहील आणि 5G स्मार्ट सक्षमीकरणाच्या औद्योगिक उन्नयनाच्या प्रक्रियेत त्याच्या मूल्याची व्याप्ती आणखी वाढेल.
पूर्वी, 2G/3G/4G नेटवर्कमध्ये, मोबाईल पोझिशनिंगचे उपयोग प्रामुख्याने आपत्कालीन कॉल्स, कायदेशीर स्थानाची माहिती मिळवणे आणि इतर अनुप्रयोगांवर केंद्रित होते. यामध्ये पोझिशनिंगच्या अचूकतेची आवश्यकता जास्त नव्हती आणि सेल आयडीवर आधारित पोझिशनिंगची अचूकता काही मीटर्सपासून ते शेकडो मीटर्सपर्यंत होती. तर 5G मध्ये नवीन कोडिंग पद्धती, बीम फ्यूजन, मोठ्या आकाराचे अँटेना अॅरे, मिलीमीटर वेव्ह स्पेक्ट्रम आणि इतर तंत्रज्ञानाचा वापर केला जातो. त्याची मोठी बँडविड्थ आणि अँटेना अॅरे तंत्रज्ञान, उच्च-अचूक अंतर मोजमाप आणि उच्च-अचूक कोन मोजमापासाठी आधार प्रदान करतात. त्यामुळे, अचूकतेच्या क्षेत्रातील UWB च्या पुढील टप्प्याला संबंधित युगाची पार्श्वभूमी, तंत्रज्ञानाचा पाया आणि पुरेशा अनुप्रयोगाच्या शक्यतांचा आधार आहे. आणि UWB अचूकतेच्या या टप्प्याला डिजिटल बुद्धिमत्तेच्या उन्नतीची पूर्तता करण्यासाठी एक पूर्वतयारी मानले जाऊ शकते.
मिलिमीटर यूडब्ल्यू कोणत्या बाजारपेठांमध्ये प्रवेश करेल?
सध्या, UWB चे बाजार वितरण मुख्यत्वे B-एंडच्या विखुरलेपणाने आणि C-एंडच्या केंद्रीकरणाने वैशिष्ट्यीकृत आहे. अनुप्रयोगामध्ये, B-एंडचे उपयोग अधिक आहेत, तर C-एंडमध्ये कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी अधिक कल्पक वाव आहे. माझ्या मते, पोझिशनिंगच्या कार्यक्षमतेवर लक्ष केंद्रित करणारी ही नावीन्यपूर्णता अचूक पोझिशनिंगमध्ये UWB चे फायदे अधिक दृढ करते, ज्यामुळे केवळ विद्यमान अनुप्रयोगांसाठी कार्यक्षमतेत मोठे यश मिळत नाही, तर UWB साठी नवीन अनुप्रयोग क्षेत्र खुले करण्याची संधी देखील निर्माण होते.
बी-एंड मार्केटमध्ये, उद्याने, कारखाने, उद्योग आणि इतर ठिकाणांसाठी, त्या विशिष्ट क्षेत्रातील वायरलेस वातावरण तुलनेने निश्चित असते आणि पोझिशनिंगची अचूकता सातत्याने सुनिश्चित केली जाऊ शकते. त्याच वेळी, अशा ठिकाणी अचूक पोझिशनिंगच्या जाणिवेची मागणीही स्थिर असते, अन्यथा लवकरच मिलीमीटर-स्तरीय UWB हे बाजाराचा फायदा मिळवण्याचे लक्ष्य बनेल.
खाणकाम क्षेत्रात, बुद्धिमान खाण बांधकामाच्या प्रगतीमुळे, "5G+UWB पोझिशनिंग" या संयुक्त प्रणालीमुळे बुद्धिमान खाण प्रणाली अत्यंत कमी वेळेत पोझिशनिंग पूर्ण करू शकते, अचूक पोझिशनिंग आणि कमी वीज वापराचा परिपूर्ण मेळ साधू शकते, आणि उच्च अचूकता, मोठी क्षमता व दीर्घ स्टँडबाय वेळ इत्यादी वैशिष्ट्ये साध्य करू शकते. त्याच वेळी, खाणीच्या सुरक्षा व्यवस्थापनाच्या आधारावर, खाणीची सुरक्षितता आणि सुरक्षा व्यवस्थापन सुनिश्चित करण्यासाठी याचा वापर केला जाऊ शकतो. त्याचबरोबर, खाण सुरक्षा व्यवस्थापनाच्या कठोर मागणीनुसार, UWB चा वापर कर्मचारी आणि वाहनांच्या मार्गांच्या दैनंदिन व्यवस्थापनातही केला जाईल. सध्या, देशात सुमारे ४००० कोळसा खाणी आहेत आणि प्रत्येक कोळसा खाणीच्या बेस स्टेशनची सरासरी मागणी सुमारे १०० आहे, ज्यावरून असा अंदाज लावला जाऊ शकतो की कोळसा खाणींच्या बेस स्टेशनची एकूण मागणी सुमारे ४,००,००० आहे, कोळसा खाण कामगारांची एकूण संख्या सुमारे ४० लाख आहे, आणि 'एक व्यक्ती एक लेबल' या तत्त्वानुसार, UWB टॅगची मागणी सुमारे ४० लाख आहे. सध्याच्या अंतिम वापरकर्त्याच्या एकल बाजारभावानुसार, UWB "बेस स्टेशन + टॅग" हार्डवेअर बाजाराचे उत्पादन मूल्य सुमारे ४ अब्ज आहे.
खाणकाम आणि खाणकामासारख्या उच्च-जोखमीच्या परिस्थिती तसेच तेल उत्खनन, ऊर्जा प्रकल्प, रासायनिक प्रकल्प इत्यादींमध्ये, स्थिती अचूकतेच्या आवश्यकतांसाठी सुरक्षा व्यवस्थापनाची गरज जास्त असते, UWB स्थिती अचूकतेमध्ये मिलिमीटर-स्तरापर्यंतची वाढ अशा क्षेत्रांमध्ये त्याचे फायदे अधिक दृढ करण्यास मदत करेल.
औद्योगिक उत्पादन, वेअरहाउसिंग आणि लॉजिस्टिक्सच्या क्षेत्रात, UWB हे खर्च कपात आणि कार्यक्षमतेसाठी एक साधन बनले आहे. UWB तंत्रज्ञानासह हँडहेल्ड उपकरणे वापरणारे कामगार विविध भागांचे स्थान अधिक अचूकपणे शोधू आणि ठेवू शकतात; वेअरहाउस व्यवस्थापनामध्ये UWB तंत्रज्ञान समाकलित करणाऱ्या व्यवस्थापन प्रणालीच्या उभारणीमुळे वेअरहाऊसमधील सर्व प्रकारच्या साहित्यावर आणि कर्मचाऱ्यांवर रिअल-टाइममध्ये अचूकपणे देखरेख ठेवता येते, आणि इन्व्हेंटरी नियंत्रण, कर्मचारी व्यवस्थापन साध्य करता येते, तसेच AGV उपकरणांद्वारे कार्यक्षम आणि त्रुटी-मुक्त मानवरहित साहित्याची उलाढाल देखील साधता येते, ज्यामुळे उत्पादन कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणात वाढू शकते.
याव्यतिरिक्त, UWB ची सूक्ष्म प्रगती रेल्वे वाहतुकीच्या क्षेत्रातही नवीन संधी निर्माण करू शकते. सध्या, ट्रेनची सक्रिय नियंत्रण प्रणाली मुख्यत्वे उपग्रह स्थाननिश्चितीवर अवलंबून असते, परंतु भुयारी बोगद्यांचे वातावरण, तसेच शहरी उंच इमारती, दऱ्या आणि इतर ठिकाणी उपग्रह स्थाननिश्चिती अयशस्वी होण्याची शक्यता असते. ट्रेनच्या CBTC स्थाननिश्चिती आणि मार्गदर्शनामध्ये, स्तंभांची टक्कर टाळणे आणि टक्कर होण्यापूर्वीच इशारा देणे, ट्रेनचे अचूक थांबणे इत्यादींमध्ये UWB तंत्रज्ञान रेल्वे वाहतुकीच्या सुरक्षिततेसाठी आणि नियंत्रणासाठी अधिक विश्वसनीय तांत्रिक सहाय्य प्रदान करू शकते. सध्या, युरोप आणि अमेरिकेत या प्रकारच्या वापराची तुरळक उदाहरणे आहेत.
सी-टर्मिनलच्या बाजारपेठेत, UWB ची अचूकता मिलिमीटर स्तरापर्यंत वाढवल्याने, वाहनांसाठी डिजिटल की व्यतिरिक्त इतर नवीन अनुप्रयोगांची दारे उघडतील. उदाहरणार्थ, स्वयंचलित व्हॅलेट पार्किंग, स्वयंचलित पेमेंट इत्यादी. त्याच वेळी, कृत्रिम बुद्धिमत्ता तंत्रज्ञानाच्या आधारे, वापरकर्त्याच्या हालचालींचे नमुने आणि सवयी 'शिकून' स्वयंचलित ड्रायव्हिंग तंत्रज्ञानाची कार्यक्षमता सुधारता येते.
ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्सच्या क्षेत्रात, डिजिटल कार कीजच्या कार-मशीन इंटरॅक्शनच्या लाटेमुळे UWB हे स्मार्टफोनसाठी एक मानक तंत्रज्ञान बनू शकते. उत्पादनांचे स्थान निश्चित करणे आणि शोधण्यासाठी व्यापक अनुप्रयोग क्षेत्र खुले करण्याव्यतिरिक्त, UWB च्या अचूकतेतील सुधारणा उपकरणांच्या परस्परसंवादाच्या परिस्थितीसाठी नवीन अनुप्रयोग क्षेत्र देखील खुले करू शकते. उदाहरणार्थ, UWB ची अचूक रेंज उपकरणांमधील अंतर अचूकपणे नियंत्रित करू शकते, ज्यामुळे ऑगमेंटेड रिॲलिटी सीनची रचना समायोजित करता येते आणि गेम, ऑडिओ व व्हिडिओद्वारे एक चांगला संवेदी अनुभव देता येतो.
पोस्ट करण्याची वेळ: ०४-सप्टेंबर-२०२३