【導(dǎo)讀】Imec表示他們已開發(fā)出下一代超寬帶(UWB)技術(shù)，該技術(shù)利用數(shù)字RF和機(jī)器學(xué)習(xí)，在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)不到10cm的測距精度，同時(shí)耗電量比目前的實(shí)現(xiàn)低10倍。
Imec表示他們已開發(fā)出下一代超寬帶(UWB)技術(shù)，該技術(shù)利用數(shù)字RF和機(jī)器學(xué)習(xí)，在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)不到10cm的測距精度，同時(shí)耗電量比目前的實(shí)現(xiàn)低10倍。
研究和創(chuàng)新中心宣布了兩項(xiàng)來自其安全近距離研究項(xiàng)目的新創(chuàng)新，這是用于安全和非常高精度的測距技術(shù)。一種是基于硬件的，采用數(shù)字風(fēng)格的射頻電路設(shè)計(jì)，例如其全數(shù)字鎖相環(huán)(PLL)，以實(shí)現(xiàn)低于4mW/20mW (Tx/Rx)的低功耗，據(jù)稱比目前的實(shí)現(xiàn)要好10倍。第二個(gè)是基于軟件的增強(qiáng)，它利用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的錯(cuò)誤糾正算法，允許在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)小于10cm的測距精度。
Imec解釋，目前超寬帶技術(shù)非常適合于支持各種高精度和安全的無線測距用例，例如通常應(yīng)用于汽車的“智能鎖”解決方案;當(dāng)車主靠近時(shí)，它會(huì)自動(dòng)打開車門，而當(dāng)車主離開時(shí)，它會(huì)自動(dòng)鎖上車門。
然而，盡管它的優(yōu)點(diǎn)是比一些替代方案更難以妥協(xié)，但由于其更高的能耗和更大的占地面積，其潛力在很大程度上仍未得到開發(fā)。Imec表示, 硬件和軟件創(chuàng)新為開啟該技術(shù)的全部潛力指明了方向，并為微本地化服務(wù)帶來了新機(jī)遇，這不僅僅是安全的無鍵訪問(迄今為止該技術(shù)一直在廣泛推廣)，包括AR/VR游戲、資產(chǎn)跟蹤和機(jī)器人技術(shù)。
Imec項(xiàng)目經(jīng)理Christian Bachmann:“超寬帶的功耗、芯片大小和相關(guān)成本一直是采用UWB的阻礙，特別是在部署無線測距應(yīng)用程序方面。Imec的全新超寬頻芯片技術(shù)基于款數(shù)字風(fēng)格RF-concepts可顯著減少芯片引腳，能夠整合整個(gè)收發(fā)器,包括三個(gè)接收器的著陸角度測量——面積均小于1mm²。”
Bachmann介紹，這是在適用于物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備的先進(jìn)半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)的。芯片還符合新的IEEE 802.15.4z標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)得到了汽車連接協(xié)會(huì)(CCC)和精細(xì)測距(FiRa)等具有高影響力的行業(yè)協(xié)會(huì)的支持。
為了配合硬件發(fā)展，來自IDLab(根特大學(xué)的Imec研究小組)的研究人員提出了基于軟件的增強(qiáng)，可以顯著改善超寬帶在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中的無線測距性能。特別是在人與機(jī)器不停移動(dòng)的工廠或倉庫里，金屬障礙物會(huì)產(chǎn)生巨大的反射——所有這些都會(huì)影響超寬帶定位和距離測量的質(zhì)量。
通過機(jī)器學(xué)習(xí)，它創(chuàng)造了智能錨選擇算法，可以檢測超寬帶錨和被跟蹤的移動(dòng)設(shè)備之間的(非)視線。在此基礎(chǔ)上，再對測距質(zhì)量進(jìn)行評估，并對測距誤差進(jìn)行修正。該方法帶有機(jī)器學(xué)習(xí)功能，可以自適應(yīng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)物理層參數(shù)，從而允許啟動(dòng)適當(dāng)?shù)牟襟E來減輕這些測距錯(cuò)誤——例如通過調(diào)整主播的無線電。
障礙物和非視線效應(yīng)會(huì)影響超寬帶定位和距離測量的質(zhì)量。片上ML可以糾正這兩個(gè)例子中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。
IDLab的Eli De Poorter教授表示:“我們已經(jīng)證明了UWB的測距精度在這種具有挑戰(zhàn)性的工業(yè)環(huán)境中可優(yōu)于10cm，這是與現(xiàn)有方法相比的兩個(gè)改進(jìn)因素。”此外，雖然UWB本地化用例通常是定制的，而且通常依賴于手動(dòng)配置，但由于它在應(yīng)用層運(yùn)行，所以我們的智能錨選擇軟件可以在任何場景下工作。”
通過這些自適應(yīng)配置，下一代低功耗和高精度超寬頻芯片可用于廣泛的其他應(yīng)用領(lǐng)域，例如使用小型和隱私感知設(shè)備改進(jìn)疫情期間的接觸追蹤。
事實(shí)上，Imec已經(jīng)將這項(xiàng)技術(shù)授權(quán)給其附屬公司Lopos。Lopos發(fā)布了一款可穿戴設(shè)備，這種抗新冠神器已在國外推廣，當(dāng)員工在相互接近時(shí)違反安全距離準(zhǔn)則時(shí)，可以通過聲音或觸覺警報(bào)來警告員工，從而增強(qiáng)Covid-19的社交距離。
隨著企業(yè)試圖恢復(fù)人與人的活動(dòng)，此次的校企合作，組織設(shè)計(jì)了這款可穿戴設(shè)備。該設(shè)備通過聲音或觸覺警報(bào)來警告員工彼此接近時(shí)是否違反了社交距離指導(dǎo)方針。
Lopos 的安全距離可穿戴設(shè)備使用Lopos的超寬帶（UWB）技術(shù)，該技術(shù)源自Imec和Ghent University的研發(fā)。據(jù)新聞報(bào)道，當(dāng)兩個(gè)可穿戴設(shè)備互相靠近時(shí)，就會(huì)測量出精確的距離；當(dāng)不遵守最小距離時(shí)，就會(huì)觸發(fā)警報(bào)。
該產(chǎn)品已經(jīng)在化工、金屬和建筑行業(yè)的大中型企業(yè)成功試點(diǎn)，Lopos現(xiàn)在打算擴(kuò)大規(guī)模批量生產(chǎn)。該公司在新聞稿中表示，在過去的幾周里，公司已經(jīng)收到多份大規(guī)模訂單，并將于5月27日推出SafeDistance，每臺(tái)售價(jià)108.42美元（99歐元<1美元= 0.913092歐元>）。
“為了盡可能地限制COVID-19的傳播，至關(guān)重要的是，我們必須遵守國際衛(wèi)生專家和政府制定的社交距離指導(dǎo)方針。該款安全距離可穿戴設(shè)備是一種簡便直觀的解決方法，在專業(yè)環(huán)境中支持社交距離指導(dǎo)方針”。Lopos首席執(zhí)行官Jen Rossey在發(fā)布會(huì)上說：“員工們可以通過佩戴在臀部上的夾子或系繩輕松攜帶可穿戴設(shè)備，并確保他們在安全距離內(nèi)工作。”“我們的解決方案可以作為一個(gè)獨(dú)立的解決方案；無需網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器或其他基礎(chǔ)設(shè)施，無需記錄個(gè)人數(shù)據(jù)。
Lopos的安全距離可穿戴設(shè)備采用超寬帶技術(shù)而非藍(lán)牙技術(shù)，作為一個(gè)獨(dú)立的解決方案，重量為75克，電池續(xù)航時(shí)間為2-5天。由于它是獨(dú)立的，所以不需要記錄個(gè)人數(shù)據(jù)，也不需要網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器或其他基礎(chǔ)設(shè)施。Lopos已經(jīng)提高了產(chǎn)量以滿足市場需求，在過去幾周內(nèi)收到了來自多個(gè)不同行業(yè)的公司的大量訂單。
（來源：面包板博客，翻譯自——eetimes）
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