Công nghệ UWB đột ngột xuất hiện, hệ sinh thái dần trưởng thành

Công nghệ UWB đột ngột xuất hiện, hệ sinh thái dần trưởng thành

Nhu cầu về định vị trong nhà rất mạnh và triển vọng thị trường rộng lớn.

Có một nhu cầu mạnh mẽ về định vị trong nhà ở khía cạnh thương mại và người tiêu dùng. Công nghệ định vị không gian được chia thành công nghệ định vị ngoài trời và trong nhà. Định vị ngoài trời chủ yếu dựa trên công nghệ định vị vệ tinh, bao gồm GPS, Beidou, Galileo và GLONASS. Với quy mô ngày càng tăng của các tòa nhà hiện đại, tần suất xây dựng ngầm ngày càng tăng, nhu cầu ngày càng tăng về an toàn và sản xuất hiệu quả của nhà máy, và nhu cầu dựa trên Internet of Things và phân tích dữ liệu lớn, nhu cầu về công nghệ định vị trong nhà ngày càng tăng. Tín hiệu vệ tinh truyền thống sẽ bị nhiễu bởi các tòa nhà, vì vậy công nghệ định vị "dặm cuối cùng" mở ra một cơ hội lớn. Các công nghệ định vị trong nhà khác nhau đang phát triển nhanh chóng, chẳng hạn như Bluetooth, wifi, RFID hoạt động, UWB, v.v. Định vị trong nhà cấp thương mại đã bước vào giai đoạn phát triển nhanh chóng và định vị cấp độ tiêu dùng cũng đã bước vào thời kỳ giới thiệu.

Dựa trên nhu cầu mạnh mẽ trong các ngành y tế, bán lẻ, sản xuất công nghiệp và lái xe tự hành, Market & Market dự đoán rằng thị trường hệ thống định vị thời gian thực toàn cầu sẽ tăng từ 3,19 tỷ đô la Mỹ năm 2018 lên 8,79 tỷ đô la Mỹ vào năm 2023, với tốc độ CAGR là 22,5%.

Công nghệ định vị UWB có những ưu điểm vượt trội

Có nhiều công nghệ định vị trong nhà. Theo nguồn tín hiệu, các công nghệ hiện tại đã tương đối hoàn thiện, bao gồm Bluetooth, WiFi và công nghệ UWB mới nổi. Ngoài ra, các công nghệ định vị như ZigBee và RFID cũng được sử dụng trong một số phân khu.

Hiện tại, định vị bằng WiFi là một công nghệ định vị trong nhà tương đối phổ biến. Phương pháp định vị của nó dựa trên phương pháp mô hình lan truyền của cường độ tín hiệu. Nó phù hợp với một số tình huống có độ chính xác định vị ở mức mét, chẳng hạn như: định vị và điều hướng người / phương tiện, cơ sở y tế, Trung tâm mua sắm, công viên giải trí, v.v. Các công ty như Huawei, Google, Cisco và Motorola là những người chơi chính trong các giải pháp định vị mức đồng hồ đo Wi-Fi thương mại.

Chuẩn Bluetooth 5.1 mới bổ sung chức năng tìm hướng mới, có thể giúp thiết bị làm rõ hướng của tín hiệu Bluetooth và đạt được định vị chính xác cao hơn. Đường truyền Bluetooth không bị ảnh hưởng bởi tầm nhìn, nhưng đối với môi trường không gian phức tạp, tính ổn định của hệ thống Bluetooth kém hơn một chút và nó bị nhiễu rất nhiều bởi các tín hiệu nhiễu. Ngoài ra, phạm vi định vị của Bluetooth tương đối ngắn, nhìn chung chỉ khoảng 10m, không thích hợp cho những dịp mở. HAIP do Nokia tung ra và iBeacon do Apple đưa ra đều là giải pháp dựa trên công nghệ định vị Bluetooth, nhưng chúng vẫn chưa được quảng bá rộng rãi.

Công nghệ định vị UWB bắt đầu từ công nghệ thông tin liên lạc xung xuất hiện vào những năm 1960. Năm 2002, Hoa Kỳ lần đầu tiên chấp thuận nó cho liên lạc dân sự. Năm 2015, nó bắt đầu xuất hiện trong Cuộc thi Định vị Trong nhà của Microsoft và bắt đầu ứng dụng thương mại. UWB rất khác so với công nghệ truyền thông truyền thống, nó không sử dụng sóng mang dữ liệu trong hệ thống truyền thông truyền thống mà phát hiện thời gian bằng cách gửi và nhận các xung cực hẹp với mức nano giây hoặc micro giây trở xuống. Tần số trung tâm có thể là 3,1 ~ 10,6 GHz , Sử dụng băng thông tần số trên 500M.

So với công nghệ định vị WiFi và Bluetooth, UWB có những ưu điểm sau:

1) Độ chính xác định vị cao: Băng thông quyết định khả năng phân giải của khoảng cách tín hiệu (tỷ lệ thuận). Băng siêu rộng có băng thông rất rộng, điều này mang lại một lợi thế cho hệ thống băng siêu rộng, đó là nó có thể cao hơn các hệ thống truyền thống khác về độ phân giải khoảng cách và độ chính xác của độ phân giải cao hơn hàng trăm lần so với các hệ thống truyền thống trong một số điều kiện nhất định. Băng thông rộng của tín hiệu xung băng thông cực rộng theo thứ tự nano giây và độ chính xác định vị thường nhỏ hơn vài cm.

2) Tính bảo mật cao: UWB có công suất phát thấp và tín hiệu có thể được che giấu tốt trong các loại tín hiệu khác và nhiễu môi trường. Các máy thu truyền thống không thể xác định và nhận được. Nó phải sử dụng cùng chuỗi xung mã trải rộng như đầu phát. Đối với giải điều chế, hệ thống có bảo mật hệ thống mạnh mẽ.

3) Tính ổn định của hệ thống và khả năng chống nhiễu mạnh: Từ góc độ cơ chế tần số vô tuyến, khả năng chống nhiễu của sóng xung do UWB phát ra mạnh hơn so với sóng điện từ liên tục, và dải tần của UWB làm việc là 3GHz-10GHz, so với dải tần 2.4G không dây Công nghệ định vị, tín hiệu nhiễu từ thế giới bên ngoài cũng ít hơn rất nhiều.

4) Tốc độ truyền cao: Dung lượng kênh tỷ lệ thuận với băng thông, UWB có băng thông rộng hơn và tốc độ truyền cao hơn.

5) Tiêu thụ điện năng thấp: Vô tuyến băng siêu rộng có băng thông tần số vô tuyến hơn 1GHz và công suất trung bình cần cho việc truyền tải là rất thấp. Đặc biệt trong các ứng dụng thông tin liên lạc khoảng cách ngắn, công suất truyền của máy phát UWB thường nhỏ hơn 1mW; công suất truyền thấp hơn có thể kéo dài thời gian làm việc của hệ thống, công suất truyền thấp và bức xạ sóng điện từ đến cơ thể người sẽ nhỏ.

Hiệu suất cao kéo sự thâm nhập nhanh chóng của To B end

So với các ứng dụng cấp người tiêu dùng (Đến C), cấp doanh nghiệp (Đến B) chú trọng hơn đến hiệu suất kỹ thuật và ít nhạy cảm về giá hơn. So với các công nghệ định vị khác, công nghệ định vị UWB có độ chính xác cao, bảo mật cao hơn, Các chỉ số như độ trễ thấp, tốc độ truyền tải cao và độ ổn định cao đã được áp dụng trong thị trường doanh nghiệp, chủ yếu bao gồm nhà tù tư pháp, bệnh viện, hầm mỏ, nhà máy hóa chất, nhà máy và kho hàng và các kịch bản ứng dụng khác đòi hỏi quản lý vật chất hoặc nhân sự cao. Chỉ với chi phí xây dựng một lần, nhu cầu tiềm năng của thị trường định vị cấp doanh nghiệp của Trung Quốc sẽ lên tới hơn 100 tỷ nhân dân tệ. Với các hoạt động tiếp theo, quy mô thị trường sẽ còn lớn hơn.

UWB là công ty đầu tiên nhanh chóng thâm nhập vào các ứng dụng cấp doanh nghiệp và mở ra các cơ hội kinh doanh lớn. Theo Wulian Media, quy mô thị trường ứng dụng doanh nghiệp UWB của Trung Quốc vào năm 2018 là 1,09 tỷ nhân dân tệ và ước tính vào năm 2020, UWB của Trung Quốc sẽ đặt mục tiêu 12,11 tỷ nhân dân tệ vào thị trường ứng dụng doanh nghiệp, với tốc độ CAGR là 83% trong 4 năm tới.

Trong thời đại của Internet of Things, To C end được kỳ vọng sẽ mở ra một sự bùng nổ

Hai tính năng lớn nhất của 5G là băng thông rộng di động nâng cao và độ trễ thấp / độ tin cậy cao, sẽ giúp máy móc bước vào kỷ nguyên Internet vạn vật, kỷ nguyên Internet vạn vật và thông tin vị trí có thể cung cấp cho nhà thông minh, bán lẻ, sản xuất, y tế, robot, v.v. Ngành cung cấp dữ liệu thông tin vị trí rất chính xác, là nền tảng quan trọng cho kỷ nguyên Internet of Things. Là nền tảng cơ bản của mạng lưới nhận thức Internet of Things, công nghệ định vị trong nhà đương nhiên có thể có được cơ hội thị trường lớn hơn. Theo một báo cáo nghiên cứu của Machina Research, 60% trong số hàng chục tỷ thiết bị được kết nối trong Internet of Things trong tương lai có thể sẽ bao gồm dữ liệu địa lý và khoảng một phần ba số ứng dụng sẽ chủ yếu dựa vào dữ liệu địa lý.

Công nghệ định vị UWB có các đặc điểm chính xác cao, bảo mật cao, khả năng chống nhiễu cao, những đặc điểm ưu việt này khiến cho UWB có tiềm năng ứng dụng lớn trên thị trường tiêu dùng. Tóm lại, ứng dụng của UWB hiện nay chủ yếu tập trung vào 3 kịch bản: kiểm soát truy cập thông minh, Dịch vụ định vị và dịch vụ kết nối giữa các thiết bị.

Kiểm soát truy cập thông minh: Độ chính xác theo thời gian thực của phép đo UWB có nghĩa là các hệ thống hỗ trợ UWB có thể biết vị trí chính xác của thiết bị với mức độ chắc chắn cao và liệu thiết bị đang đứng yên hay đang di chuyển về phía hoặc ra khỏi một đối tượng nhất định. Ví dụ: các hệ thống hỗ trợ UWB có thể cảm nhận được liệu người dùng có đang di chuyển về phía cửa bị khóa hay không và có thể biết rằng người dùng đang ở bên trong hay bên ngoài ngưỡng cửa, tùy thuộc vào thông tin xác thực bảo mật và cho phép các cá nhân được ủy quyền đi qua lối vào mà không cần hiển thị thông tin xác thực. Kết hợp với các công nghệ kết nối khác như Bluetooth BLE và Giao tiếp trường gần (NFC), UWB có thể được nhúng vào điện thoại di động, huy hiệu và các thiết bị đeo khác để hoạt động, và thậm chí có thể khóa hoặc mở cửa khi thiết bị tắt hoặc ở chế độ ngủ.

Dịch vụ định vị: UWB cung cấp định vị rất chính xác, ngay cả ở những địa điểm lớn đông đúc (chẳng hạn như: sân bay, trung tâm mua sắm hoặc nhà để xe nhiều tầng), nó cũng có thể cung cấp cho người dùng điều hướng chính xác, đồng thời hỗ trợ các hoạt động tiếp thị kỹ thuật số được nhắm mục tiêu và Dữ liệu giao thông đi bộ. Các nhà bán lẻ có thể cung cấp các dịch vụ tùy chỉnh, các cơ quan chính phủ có thể tùy chỉnh thông báo và các địa điểm giải trí có thể cung cấp các đề xuất được cá nhân hóa.

Dịch vụ kết nối giữa các thiết bị: Dựa trên công nghệ Góc đến (AOA), hai thiết bị UWB có thể chia sẻ dữ liệu định vị và phạm vi tương đối để đạt được vị trí chính xác với nhau. Điều này cho phép hai người có điện thoại di động xác định vị trí chính xác của nhau. Cha mẹ và con cái hoặc vật nuôi được giữ trong một khoảng cách nhất định và khách hàng đi nhờ xe có thể tìm thấy tài xế của họ trong biển xe cộ. Trong ngôi nhà thông minh, khi người dùng vào phòng, thiết bị kết nối mạng có thể tự động phản hồi các chức năng như bật đèn, cài đặt nhiệt độ, phát nhạc, TV có thể chọn chương trình phát theo khán giả trên ghế sofa.

Những người khổng lồ nhóm lại với nhau, hệ sinh thái UWB dần trưởng thành

Không chỉ Apple đang tích cực chuẩn bị áp dụng công nghệ UWB mà Samsung, Sony, Bosch, NXP và những gã khổng lồ khác đã thành lập một liên minh FiRa (tìm hai chữ cái đầu tiên), dự kiến sẽ nhanh chóng thiết lập một hệ sinh thái hoàn chỉnh. Mặc dù công nghệ UWB có nhiều ưu điểm nhưng công nghệ này mới chỉ nổi lên vào năm 2016 và vẫn đang trong thời kỳ giới thiệu. Do đó, dây chuyền công nghiệp còn non nớt, chi phí xây dựng tương đối cao, tiêu chuẩn kỹ thuật chưa thống nhất, hệ sinh thái chưa hoàn thiện. Việc xây dựng các tiêu chuẩn và chứng nhận tiêu chuẩn của ngành là cơ sở để đảm bảo sự tích hợp nhanh chóng và liền mạch của một ngành, do đó đảm bảo việc thiết lập một hệ sinh thái UWB bao gồm các chipset, thiết bị và dịch vụ cơ sở hạ tầng. Để nhanh chóng thúc đẩy sự phát triển của ngành này, năm 2019, NXP, Samsung, Sony, Bosch, ASSA ABLOY, HIDGlobal đã thành lập Liên minh FiRa, nhằm sử dụng công nghệ UWB để thúc đẩy trải nghiệm người dùng liền mạch, Sony, LitePoint, Hiệp hội Công nghệ Viễn thông (TTA) cũng đã tham gia tổ chức FiRa. Liên minh FiRa cũng đang tích cực thúc đẩy sự phát triển và định nghĩa công nghệ với sự hợp tác của các bên tham gia khác trong ngành như ô tô.

Tại hội nghị nhà phát triển thường niên vào tháng 6 năm 2019, NXP đã công bố ra mắt công nghệ UWB, nhằm phục vụ nhiều thị trường ứng dụng bao gồm thiết bị đầu cuối di động, ô tô, Internet of Things (IoT) và công nghiệp.

NXP hợp tác với Volkswagen và dự kiến cuối năm 2019 sẽ áp dụng công nghệ UWB cho khóa cửa ô tô. Giải pháp sản phẩm của NXP sử dụng vòng đeo tay hoặc điện thoại di động làm thiết bị đầu cuối di động và sử dụng điều khiển kép Bluetooth + UWB, nghĩa là, công nghệ UWB được sử dụng để định vị chính xác, Bluetooth được sử dụng để trao đổi và xác thực dữ liệu và NFC được sử dụng làm bảo đảm dự phòng để đảm bảo rằng thiết bị đầu cuối di động không Trong trường hợp có điện, cửa vẫn mở được. Độ chính xác định vị của chip UWB của NXP là trong phạm vi 10 cm dưới tầm nhìn và nó có độ chính xác 1 mét trong các môi trường phức tạp.

Ngay từ năm 2003, Samsung đã hợp tác với nhà sản xuất chip Staccato để triển khai công nghệ UWB. Năm 2006, Samsung đã trưng bày nguyên mẫu điện thoại di động SGH-i750 dựa trên công nghệ UWB và chế độ truyền d-hoc tại triển lãm CeBIT để truyền dữ liệu. Theo thống kê chưa đầy đủ, kể từ năm 2003, Samsung đã đăng ký hơn chục bằng sáng chế tại Hoa Kỳ, và Samsung dự kiến sẽ áp dụng công nghệ UWB trong điện thoại di động mới. Samsung có dòng sản phẩm điện tử tiêu dùng rất phong phú, bao gồm iPhone, đồng hồ thông minh, máy tính, máy tính bảng, TV, tủ lạnh, máy giặt, ... Công nghệ UWB được kỳ vọng sẽ trở thành một phương thức giao tiếp quan trọng để kết nối với nhau của một số thiết bị của hãng.