UWB技術は、デジタルRFおよびMLベースの補正で精度を向上させます

Imecは今週、デジタルRFと機械学習を使用して、今日の実装の10分の1の電力を消費しながら、困難な環境で10cm未満の測距精度を達成する次世代の超広帯域（UWB）テクノロジーを開発したと発表しました。

研究とイノベーションのハブは、安全で非常に高精度の測距技術のための安全な近接研究プログラムからの2つの新しいイノベーションを発表しました。 1つはハードウェアベースで、オールデジタルフェーズロックループ（PLL）などのデジタルスタイルのRF回路設計により、4mW / 20mW（Tx / Rx）未満の低消費電力を実現します。今日の実装よりも10倍優れています。 2つ目は、機械学習ベースのエラー訂正アルゴリズムを利用して、困難な環境で10cm未満の測距精度を可能にするソフトウェアベースの拡張機能です。

コンテキストを説明するimecによると、超広帯域技術は現在、自動車に一般的に適用されている「スマートロック」ソリューションなど、さまざまな高精度で安全なワイヤレスレンジのユースケースをサポートするのに非常に適しています。所有者が近づくと自動的に車のドアのロックを解除し、所有者が離れると車をロックします。

UWBのメリットと課題（画像：imec）

ただし、他の方法よりも本質的に妥協が難しいなどの利点があるにもかかわらず、消費電力が高く、設置面積が大きいため、その可能性はほとんど活用されていません。したがって、imecは、導入したハードウェアとソフトウェアの革新は、テクノロジーの可能性を最大限に引き出すための重要なステップであり、これまで広く宣伝されてきた安全なキーレスアクセスを超えて、AR / VRへのマイクロローカリゼーションサービスの機会を開くと述べました。ゲーム、資産追跡、ロボット工学。

imecのプログラムマネージャーであるChristianBachmann氏は、次のように述べています。「UWBの消費電力、チップサイズ、および関連するコストは、特にワイヤレスレンジングアプリケーションの展開に関して、テクノロジーの採用を妨げる要因となっています。 「Imecの最新のUWBチップ開発により、デジタルスタイルのRFコンセプトに基づいて、テクノロジーのフットプリントが大幅に削減されました。トランシーバー全体（到来角測定用の3つのレシーバーを含む）を1つのエリアに統合することができました。 1mm²未満です。」

彼は、これは、IoTセンサーノードデバイスに適用可能な高度な半導体プロセスノードに実装された場合であると付け加えました。新しいチップは、Car Connectivity Consortium（CCC）やFine Ranging（FiRa）などの影響力の大きい業界コンソーシアムによってサポートされている新しいIEEE802.15.4z標準にも準拠しています。

ハードウェア開発を補完するものとして、IDLab（ゲント大学のimec研究グループ）の研究者は、困難な環境でUWBのワイヤレスレンジングパフォーマンスを大幅に改善するソフトウェアベースの拡張機能を考案しました。これは特に、人や機械が絶えず動き回る工場や倉庫で、金属製の障害物が大量の反射を引き起こします。これらはすべて、UWBのローカリゼーションと距離測定の品質に影響を与えます。

機械学習を使用して、UWBアンカーと追跡されているモバイルデバイス間の（非）見通し線を検出するスマートアンカー選択アルゴリズムを作成しました。その知識に基づいて、測距品質が推定され、測距エラーが修正されます。このアプローチには、ネットワークの物理層パラメータの適応調整を可能にする機械学習機能も付属しています。これにより、たとえばアンカーの無線を調整するなどして、適切な手順を開始してこれらの測距エラーを軽減できます。

障害物や見通し外の影響は、UWBのローカリゼーションと距離測定の品質に影響を与える可能性があります。オンチップML（機械学習）は、これら2つの例に示すようにエラーを修正できます。 （画像：imec）

IDLabのEliDe Poorter教授は、次のように述べています。さらに、UWBローカリゼーションのユースケースは通常カスタムビルドであり、多くの場合手動構成に依存しますが、当社のスマートアンカー選択ソフトウェアは、アプリケーション層で実行されるため、どのシナリオでも機能します。」

これらの適応構成により、次世代の低電力で高精度のUWBチップは、小型でプライバシーを意識したデバイスを使用したエピデミック時のコンタクトトレーシングの改善など、他のさまざまなアプリケーションで利用できます。

実際、imecはすでにスピンオフLoposにテクノロジーのライセンスを供与しており、ウェアラブルをリリースしました。ウェアラブルは、従業員が互いに接近しているときに安全距離ガイドラインに違反しているときに、可聴アラームまたは触覚アラームで従業員に警告することで、Covid-19の社会的距離を強制できるようにします。 。

Bluetoothの代わりにUWBを選択すると、LoposのSafeDistanceウェアラブルは、重量75g、バッテリー寿命2〜5日のスタンドアロンソリューションとして動作します。 UWBテクノロジーベースのデバイスは、安全で高精度（<15cmの許容誤差）の距離測定を可能にします。 2つのウェアラブルが互いに近づくと、デバイス間の正確な距離（調整可能）が測定され、最小安全距離が守られない場合にアラームがアクティブになります。

スタンドアロンであるため、個人データはログに記録されず、ゲートウェイ、サーバー、またはその他のインフラストラクチャは必要ありません。 Loposはすでに市場の需要を満たすために生産を増やしており、過去数週間にさまざまな分野で活動している企業から複数の大規模な注文を受けています。

>>この記事はもともと姉妹サイトのEETimes。