UWB 기술은 디지털 RF 및 ML 기반 보정으로 정확도를 높입니다.

Imec은 이번 주에 디지털 RF 및 기계 학습을 사용하여 오늘날 구현보다 10배 적은 전력을 소비하면서 까다로운 환경에서 10cm 미만의 범위 정확도를 달성하는 차세대 초광대역(UWB) 기술을 개발했다고 밝혔습니다.

연구 및 혁신 허브는 안전하고 매우 정확한 범위 기술을 위한 보안 근접 연구 프로그램에서 두 가지 새로운 혁신을 발표했습니다. 하나는 하드웨어 기반으로, 완전 디지털 PLL(위상 고정 루프)과 같은 디지털 스타일의 RF 회로 설계로 최대 4mW/20mW(Tx/Rx) 미만의 저전력 소비를 달성합니다. 오늘날의 구현보다 10배 더 좋습니다. 두 번째는 기계 학습 기반 오류 수정 알고리즘을 활용하여 까다로운 환경에서 10cm 미만의 범위 정확도를 허용하는 소프트웨어 기반 개선 사항입니다.

imec은 초광대역 기술이 현재 자동차에 일반적으로 적용되는 '스마트 잠금' 솔루션과 같은 다양한 고정밀 및 안전한 무선 범위 사용 사례를 지원하는 데 적합하다고 설명했습니다. 주인이 다가오면 자동으로 차 문을 열고 주인이 떠나면 차를 잠급니다.

UWB의 이점 및 과제(이미지:imec)

그러나 일부 대안보다 본질적으로 타협하기가 더 어렵다는 이점에도 불구하고 더 높은 전력 소비와 더 큰 설치 공간으로 인해 잠재력은 크게 활용되지 않았습니다. 따라서 imec은 자사가 도입한 하드웨어 및 소프트웨어 혁신이 기술의 완전한 잠재력을 여는 중요한 단계이며 지금까지 널리 홍보된 보안 키리스 액세스를 넘어 AR/VR에 대한 마이크로 로컬라이제이션 서비스의 기회를 열 것이라고 말했습니다. 게임, 자산 추적 및 로봇.

imec의 프로그램 관리자인 Christian Bachmann은 “UWB의 전력 소비, 칩 크기 및 관련 비용은 특히 무선 범위 응용 프로그램의 배포와 관련하여 기술 채택에 엄청난 요인이었습니다. “Imec의 새로운 UWB 칩 개발은 디지털 스타일 RF 개념을 기반으로 하는 기술의 풋프린트를 크게 줄였습니다. 우리는 도달 각도 측정을 위한 3개의 수신기를 포함하여 전체 트랜시버를 한 지역에 통합할 수 있었습니다. 1mm² 미만입니다.”

그는 IoT 센서 노드 장치에 적용할 수 있는 고급 반도체 공정 노드에서 구현될 때라고 덧붙였습니다. 또한 새로운 칩은 CCC(Car Connectivity Consortium) 및 FiRa(Fine Ranging)와 같은 영향력 있는 산업 컨소시엄에서 지원하는 새로운 IEEE 802.15.4z 표준을 준수합니다.

하드웨어 개발을 보완하기 위해 IDLab(Ghent University의 imec 연구 그룹)의 연구원들은 까다로운 환경에서 UWB의 무선 범위 성능을 크게 향상시키는 소프트웨어 기반 개선 사항을 제시했습니다. 이것은 특히 사람과 기계가 끊임없이 움직이는 공장이나 창고에서 발생하며 금속 장애물로 인해 엄청난 반사가 발생합니다. 이 모든 것이 UWB의 위치 측정 및 거리 측정 품질에 영향을 미칩니다.

기계 학습을 사용하여 UWB 앵커와 추적 중인 모바일 장치 사이의 (비) 가시선을 감지하는 스마트 앵커 선택 알고리즘을 만들었습니다. 그 지식을 바탕으로 레인징 품질이 추정되고 레인징 오류가 수정됩니다. 이 접근 방식에는 네트워크의 물리 계층 매개변수를 적응형으로 조정할 수 있는 기계 학습 기능도 포함되어 있어 적절한 단계를 시작하여 이러한 범위 오류를 완화할 수 있습니다(예:앵커의 무선 조정).

장애물과 비 시선 효과는 UWB의 위치 파악 및 거리 측정 품질에 영향을 줄 수 있습니다. 온칩 ML(머신 러닝)은 이 두 가지 예와 같이 오류를 수정할 수 있습니다. (이미지:imec)

IDLab의 Eli De Poorter 교수는 “우리는 이러한 매우 까다로운 산업 환경에서 이미 10cm 이상의 UWB 측정 정확도를 입증했으며 이는 기존 접근 방식에 비해 2배 개선된 요소입니다. 또한 UWB 로컬라이제이션 사용 사례는 일반적으로 맞춤 제작되고 종종 수동 구성에 의존하지만, 우리의 스마트 앵커 선택 소프트웨어는 애플리케이션 계층에서 실행되기 때문에 모든 시나리오에서 작동합니다.”

이러한 적응형 구성을 통해 차세대 저전력 및 고정밀 UWB 칩은 소형의 개인 정보 인식 장치를 사용하여 전염병 발생 시 접촉 추적을 개선하는 등 다양한 기타 응용 분야에서 활용할 수 있습니다.

실제로 imec은 직원들이 서로 접근하면서 안전 거리 지침을 위반할 때 가청 또는 촉각 경보를 통해 경고함으로써 Covid-19 사회적 거리를 시행할 수 있는 웨어러블을 출시한 자사의 분사 Lopos에 이미 기술 라이선스를 부여했습니다. .

블루투스 대신 UWB를 선택한 Lopos의 SafeDistance 웨어러블은 무게가 75g이고 배터리 수명이 2~5일인 독립형 솔루션으로 작동합니다. UWB 기술 기반 장치는 안전하고 매우 정확한(<15cm 오차 한계) 거리 측정을 가능하게 합니다. 두 웨어러블이 서로 접근하면 장치(조절 가능) 사이의 정확한 거리를 측정하고 최소 안전 거리를 지키지 않을 경우 알람이 작동합니다.

독립 실행형이므로 개인 데이터가 기록되지 않으며 게이트웨이, 서버 또는 기타 인프라가 필요하지 않습니다. Lopos는 이미 시장 수요를 충족하기 위해 생산량을 늘렸으며 다양한 분야에서 활동하는 회사로부터 지난 몇 주 동안 여러 차례의 대규모 주문을 받았습니다.

>> 이 기사는 원래 다음 날짜에 게시되었습니다. 자매 사이트인 EE Times.