下一次工业革命依托无线连接

Qorvo半导体 2021-11-24 09:44

工业 4.0 被视为智能制造发展的下一篇章。在物联网 (IoT) 的支持下，这些技术现在可以提供实时连接，以管控和洞察组织的各个方面。“第四次工业革命”正在创建非常先进的生产环境，借助传感器和智能互连设备实现自主管理。

实时定位系统 (RTLS) 是实现这一功能的关键。据 MarketsandMarkets，预测，实时定位系统 (RTLS) 市场有望从 2020 年的 34 亿美元增长到 2025 年的 103 亿美元，年均复合增长率将达到 24.8%。

Geoplan, 是一家全球化公司，主要提供超宽带 (UWB) 定位网络和服务，用于跟踪车辆、人员和室内资产，该公司率先采用 RTLS 技术，旨在帮助组织迁移至工业 4.0。三星电子、现代汽车等一些全球领先的制造商都在使用该公司的跟踪系统。

car

Geoplan 针对客户实施精密、低功耗跟踪解决方案时面临的挑战，与全球 RF 创新领域的领导者 Qorvo 携手合作。Qorvo 是 UWB 和低功耗 IoT 通信片上系统 (SoC) 领先供应商，还提供独有的 ConcurrentConnect™ 技术支持。ConcurrentConnect 能够让设备在没有明显延迟的情况下，同时虚拟监听多个协议，包括 Bluetooth® Low Energy 和基于 IEEE 802.15.4 的协议。

挑战

要发挥工业 4.0 的全部优势，需要克服无数挑战。首先需要获取数百项资产的超精度定位数据（微定位）。这非常困难，因为现有的许多制造设备在构建时，并未考虑到实时跟踪和 IoT 技术。

此外，对数百个对象的实时跟踪必须是同步的，如果是在严苛的工业环境下，还要求高度可靠耐用。要确保标签和整个跟踪网络使用的电池具有很长的使用寿命，则必须保证低功耗。再者，客户必须能够快速访问更新的位置信息显示，例如，装配线上某个工作站的操作说明。

解决方案

Geoplan 采用 Qorvo 先进的多协议和高功效 IC，将无线更新显示功能和资产跟踪功能集成到单个器件中。

这款全新解决方案称为 G-Pixel，是一种端到端 RTLS，它集成了锚点、“G-pixel” 电子货架标签 (ESL) 标记、高级定位算法和 API，能够与其他系统实现无缝集成。通过创建超宽带 (UWB) 定位网络，它可以在非视距条件下穿过障碍物，以 5-30 厘米的精度跟踪对象。通过这种方式，可以实现多种新用例，在制造、物流和零售环境中提供以前无法实现的实时数据洞察。

G-Pixel 的独特之处还在于，它集成了首款 Qorvo RTLS 全功能产品，包括 Qorvo DW3000 UWB 收发器和 Qorvo QPG6100 IoT SoC。

Geoplan 之所以选择 Qorvo UWB 收发器作为 G-pixel 标记的首选定位技术，是因为即使存在障碍物和非视距条件下它也能满足系统的微定位要求。Geoplan 还利用 Qorvo 的天线分集功能，可以将室内环境或易受无线干扰环境中基于 IEEE802.15.4 的可靠通信范围扩大一倍。这有助于提高系统的可靠性，并减少反复尝试发送消息的次数。

在开发 G-pixel 标签时，Geoplan 面临的另一大问题是如何延长电池寿命。G-pixel 标签中集成了多种 RF 连接技术，以及显示器和 LED，所以不间断供电至关重要。基于这一考量，Geoplan 选择使用 Qorvo 最新的多标准 IoT 通信控制器 QPG6100，它能够以低功耗提供 2.4 GHz IoT 连接，可实现更长的电池寿命。

Qorvo QPG6100 采用 ConcurrentConnect 技术，支持在单芯片中同时运行 Bluetooth® Low Energy 和基于 IEEE 802.15.4 的协议，可以增强功能并缩小整体尺寸。Qorvo 还提供灵活的 SDK，让客户能够基于自己的协议，以及 Zigbee 和 Thread 等标准构建自定义 IoT 应用。

在新建的光州全球汽车 (GGM) 制造厂最新的现代 SUV 生产线上，G-pixel 标签贴在车辆顶部，用于实时发送和接收过程信息。该标签通过 G-pixel 屏幕全程显示装配线到质检整个流程的工作状态，以防工作过程中出错，并提高质量和生产率。

结果

McKinsey & Company 2020 年的一篇文章强调指出，连通性是推动工业 4.0 的四大基础技术之一。这些连接支柱包括传感器、IoT、云技术和区块链。

随着公司选择采用这种先进方法，他们必须满足更高的可视性要求，以促进更快做出决策。供应链运行实时数据有助于减少人为错误，对于会影响成本、客户满意度和交付时间的变化也能更快做出响应。

无论组织处于这一转型过程的哪个阶段，是已步入正轨还是刚刚开始，他们都会发现，先进的实时定位跟踪是实现转型的核心技术。它是彻底提高制造效率、降低成本，实现持续数字化转型的重要组成部分。在新冠肺炎疫情蔓延期间，人们对灵活、弹性的制造和供应链的需求不断增强 Geoplan 的 G-Pixel 解决方案采用 Qorvo 面向 IoT 终端设备和 UWB 收发器的通信控制器，可提供实时、自动跟踪，同时支持多种超低功耗无线协议。它提供位置感知商业智能，可提高生产力，与传统系统轻松集成，为下一次制造革命铺平了道路。

MarketsandMarkets

https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/real-time-location-systems-market-1322.html

Geoplan

https://www.geoplan.kr/

UWB

https://www.qorvo.com/feature/ultra-wideband-decawave

ConcurrentConnect™

https://www.qorvo.com/design-hub/videos/qorvo-makes-iot-easy-with-concurrentconnect-technology

G-pixel

http://g-pixel.net/en/

DW3000

https://www.qorvo.com/search?mode=2&key=&des=DW3000&exact=&any=&none=&pageNumber=1&pageSize=10&tbl=ta0117

QPG6100

https://www.qorvo.com/products/p/QPG6100

欲了解更多有关 Qorvo ConcurrentConnect 技术的信息，请观看视频教程(https://cn.qorvo.com/design-hub/videos/demonstrating-qorvo-concurrentconnect-technology-on-the-qpg6100)或阅读白皮书(https://www.qorvo.com/resources/d/qorvo-concurrentconnect-solving-the-challenge-of-many-devices-with-multiple-standards-in-the-connected-home-white-paper)。

Bluetooth® 字标和标识是 Bluetooth SIG, Inc. 的注册商标，Qorvo US, Inc. 在获得许可的情况下使用这些标识。其他商标和商号分别归属于各自所有者。