Introdução
Estamos vivenciando o surgimento dos veículos inteligentes. Desde robôs móveis autônomos (AMR), veículos guiados automaticamente (AGV), carros totalmente autônomos e veículos de frota controlados por algoritmos logísticos de precisão até veículos de consumo simples com recursos avançados de segurança para o motorista, essas novas eletrônicas veiculares têm o potencial de oferecer maior eficiência, segurança e facilidade de uso. No entanto, isso vem com o custo da complexidade eletrônica e a possibilidade de aumentar a susceptibilidade a ameaças eletrônicas e a dependência de serviços sem fio que não atendem aos padrões de confiabilidade necessários para aplicações automotivas. É aqui que a UWB entra como um padrão sem fio confiável, resistente a interferências e oferece rastreamento de localização/posição extremamente preciso. Dado que a tecnologia UWB é nova, a adoção generalizada continua em andamento, mas o futuro das aplicações automotivas parece muito promissor com a UWB.
Este blog explora a tecnologia UWB para aplicações automotivas avançadas e discute soluções UWB que podem auxiliar no desenvolvimento e integração em plataformas automotivas.
UWB em Ação
O uso inicial da tecnologia UWB teve um sucesso substancial como recurso de aprimoramento de segurança. Com a tecnologia de chave digital, os proprietários de carros podem usar seus smartphones como uma chave física do carro, mas com camadas adicionais de segurança digital. A UWB oferece precisão de centímetros com rastreamento de localização e posição em tempo real, sendo uma tecnologia ideal para a chave digital. Isso é especialmente verdadeiro, já que a comunicação baseada em radar e os algoritmos de distância são extremamente resilientes a ruídos e interferências, ao mesmo tempo, em que são intrinsecamente seguros.
Além disso, a tecnologia UWB é tanto acessível quanto altamente eficiente em termos de energia. Por exemplo, a comunicação UWB, a 27 Mbps, e as medições de distância/localização podem ser projetadas em uma plataforma compacta que utiliza uma bateria de célula de moeda e opera por anos sem substituição. Esses fatores tornam a UWB uma opção mais eficiente para muitas aplicações automotivas em comparação com Bluetooth®, Wi-Fi®, GPS, RFID e celular. Ao contrário da UWB, essas tecnologias de comunicação sem fio e rastreamento de localização/posição são suscetíveis a interferências e congestionamentos, muitas vezes exigindo fontes de alimentação substanciais e infraestrutura adicional para operar.
A UWB requer apenas chipsets compatíveis com UWB instalados em uma plataforma para comunicação direta ponto a ponto e rastreamento de local/distância. Assim como o Apple AirTag, tudo o que é necessário são dois dispositivos UWB para determinar a posição exata, direção e status de uma etiqueta UWB em tempo real. Esses mesmos recursos também são adequados para muitas outras aplicações de veículo-para-tudo (V2X), como fusão/estacionamento autônomo, detecção de pedestres, localização de carros, intercomunicação de veículos autônomos, e muito mais.
Onde a UWB Está Hoje
Atualmente, a UWB pode ser encontrada em muitos smartphones e smartwatches principais, bem como em uma lista crescente de fabricantes automotivos que já possuem ou estão adotando a tecnologia para chave digital e detecção de ocupação. Outras aplicações existentes incluem posicionamento/navegação interno ultrapreciso, rastreamento baseado em ativos para espaços comerciais e industriais, aplicativos Find My para dispositivos de consumo e experiências de iluminação/áudio baseadas em localização.
O Futuro e a UWB
Essas aplicações iniciais apenas arranham a superfície do potencial da UWB. Futuras aplicações em desenvolvimento incluem comunicação veículo-veículo, que permitiria uma coordenação de frota autônoma muito mais segura e com menor latência, e coordenação de veículos de consumo totalmente autônomos. A tecnologia UWB também é adequada para detecção de proximidade, usada para aprimorar recursos de estacionamento inteligente, prevenção de colisões com pedestres e ciclistas, e comunicação sem fio com sensores automotivos (ou seja, sistemas de monitoramento de pressão dos pneus, sensores de ocupação e outros recursos de segurança).
Considerações de Design para UWB
Como qualquer solução sem fio, várias considerações de design devem ser consideradas durante o desenvolvimento de um dispositivo UWB. A UWB é baseada nos padrões IEEE 802.15.4a e 802.15.4z e é autorizada para uso não licenciado pela FCC na faixa de 3,1 GHz a 10,6 GHz. A FCC limitou a densidade espectral de potência (PSD) das emissões UWB para -41,3dBm/MHz. A ITU e outras agências reguladoras de espectro emitiram regulamentações semelhantes.
Outras considerações para o design UWB incluem posicionamento de antenas, habitação, gerenciamento de energia e coexistência com dispositivos de banda estreita. Especificamente, dispositivos UWB podem precisar ser projetados com filtros de rejeição de banda para faixas de frequência dominadas por emissores de banda estreita de alta PSD em regiões onde isso é uma preocupação.
Usando Placas de Desenvolvimento da Qorvo para Acelerar o Design UWB
Embora a tecnologia UWB seja nova e desconhecida para alguns projetistas, já existem soluções de desenvolvimento, chipsets e materiais de suporte bem estabelecidos disponíveis para ajudar os desenvolvedores a lançarem suas soluções UWB e alcançarem o mercado o mais rapidamente possível. A Qorvo oferece uma variedade de placas de desenvolvimento e módulos que ajudam os projetistas a acelerar seu protótipo UWB, prova de conceito e design de solução. Por exemplo, a Qorvo oferece placas compatíveis com Arduino, amplamente suportadas por muitos fabricantes de unidades de microcontroladores (MCU) e permitem o desenvolvimento de sistemas UWB RTLS. A Qorvo também oferece um kit de desenvolvimento de módulo UWB e uma placa de desenvolvimento UWB completa que inclui todo o hardware e software necessário para construir uma solução escalável de rede UWB RTLS (Figura 1).
Conclusão
A tecnologia UWB está posicionada para reestruturar a comunicação e rastreamento de local/distância de veículos conectados e autônomos. Com precisão aprimorada, localização em tempo real e comunicação de baixa latência por meio de um canal sem fio altamente seguro e resiliente, há uma infinidade de aplicações potenciais que a UWB pode habilitar. Além disso, com o nível de confiabilidade que a UWB oferece, agora é possível substituir muitos sistemas de comunicação conectada por soluções sem fio mais eficazes em termos de custo, enquanto reduz o peso do veículo e a complexidade do roteamento eletrônico.
Artigo escrito por Jean-Jacques DeLisle e publicado no blog da Mouser Electronics: UWB Unlocks the Potential of Smart Vehicle Tech
Traduzido pela Equipe Embarcados. Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados
