Previsioni di settore 2024: Posizionamento, navigazione e temporizzazione (PNT)

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Markus Uster, Senior Director, Head of Product Center Positioning a u-blox

Per chiunque sviluppi prodotti e servizi basati sui dati di posizionamento, navigazione e temporizzazione (PNT), il 2024 si preannuncia un anno emozionante. Con i progressi in corso nel campo dell’intelligenza artificiale (IA), nell’elaborazione distribuita e la disponibilità emergente di satelliti in orbita terrestre bassa (LEO), i prossimi 12 mesi vedranno emergere nuovi modi per ottenere informazioni di localizzazione e temporizzazione ad alta precisione. In generale, ci saranno opportunità di accelerare il time-to-market di nuovi prodotti e servizi.

In questo articolo vedremo come, nel corso del 2024, i progressi nell’IA, nell’elaborazione distribuita e nei satelliti LEO offriranno opportunità per le applicazioni PNT.

IA: nuovi modi per ottenere i dati di posizionamento ad alta precisione

Come per tutti gli ambiti tecnologici, le applicazioni PNT sono plasmate dai progressi nell’IA, che comprendono l’IA generativa (genAI) e l’apprendimento automatico (ML).

A causa dei requisiti elevati di elaborazione IA e ML, l’utilizzo di queste tecnologie nei dispositivi a bassa potenza come i dispositivi indossabili consumer o i tag di tracciamento wireless rimarrà difficoltoso; per contro, nelle applicazioni industriali e automotive il discorso è diverso.

Ad esempio, la tendenza in corso nel settore automotive, orientata verso la centralizzazione dell’elaborazione, ha fatto sì che molti veicoli dispongano oggi di processori potenti a bordo. Questi ultimi offrono nuove opportunità di utilizzare le tecnologie IA e ML per aumentare i dati provenienti dai sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS) e da altri sensori PNT di bordo, come i lidar, le telecamere e le unità di misura inerziali (IMU). Ciò offrirà nuovi modi per superare alcuni degli svantaggi dei sensori convenzionali, come la deriva delle unità IMU. In questo modo, IA e ML offriranno ai produttori nuovi modi per passare al posizionamento centimetrico richiesto per i livelli più elevati di autonomia del veicolo, anche nelle gallerie, nei parcheggi e negli altri luoghi in cui è difficile ottenere una lettura della posizione accurata e affidabile solo tramite il sistema GNSS.

In altri contesti ci aspettiamo di assistere, nel corso del 2024, a una notevole accelerazione dello sviluppo di nuove funzionalità di posizionamento e di temporizzazione grazie alle applicazioni genAI. Il termine ‘trasformativo’ è abusato, ma in questo contesto è del tutto appropriato: i chatbot e i copiloti genAI hanno permesso agli sviluppatori di completare in pochi minuti attività che un tempo richiedevano giorni. Molte più organizzazioni adotteranno nel corso del 2024 questi tool di sviluppo abilitati all’IA. Il conseguente aumento della produttività consentirà a tutti gli operatori del settore di accelerare il time-to-market per nuovi servizi e funzionalità PNT, e ciò andrà a vantaggio in particolare di coloro che dispongono di team di R&S più ridotti, come le startup e le PMI.

GPU ad alta densità: migliore precisione e nuove possibilità di posizionamento

L’elaborazione distribuita colloca potenti capacità di elaborazione vicino alla fonte dei dati di posizionamento o temporizzazione – in questo contesto, il ricevitore. Ciò consente ai produttori di dispositivi di eseguire attività sofisticate senza dover inviare dati al cloud, cosa che potrebbe non essere possibile o pratica in tutte le applicazioni o localizzazioni.

Come abbiamo accennato sopra, l’utilizzo della capacità di elaborazione integrata in un veicolo per aumentare i dati dei sensori GNSS attraverso l’IA e il ML, è un ottimo esempio pratico di elaborazione distribuita. Nel corso del 2024, prevediamo molti più impieghi dell’elaborazione periferica nelle applicazioni PNT emergenti.

In campo consumer, ad esempio, alcuni dispositivi indossabili non sono attualmente in grado di rilevare movimenti posizionali molto piccoli, come quelli di un golfista che indossa un tracker watch e percorre una breve distanza tra un tentativo di putting e l’altro. I produttori di dispositivi potrebbero affrontare questo problema scaricando i calcoli di posizione dall’orologio allo smartphone di chi lo indossa. Oltre a rendere disponibile molta più potenza di calcolo, ciò può consentire all’applicazione di accedere ad altri dati del sensore per fornire un livello superiore di precisione posizionale, offrendo di conseguenza un servizio più interessante o redditizio ai clienti.

Anche le applicazioni industriali ne trarranno beneficio. Ad esempio, le aziende specializzate nei servizi di tracciamento logistico che fanno uso di tag basati su GNSS, potrebbero iniziare a offrire ai clienti approfondimenti più ricchi, o estendere la durata della batteria dei tag, utilizzando interfacce di comunicazione a corto raggio per scaricare i dati da elaborare e da trasmettere sull’infrastruttura periferica. Quest’ultima potrebbe essere ubicata sull’infrastruttura di livello superiore, al servizio di più terminali, ad esempio su una nave o in uno stabilimento. In questo contesto, sarebbe possibile effettuare un’elaborazione aggiuntiva dei dati, un’operazione potenzialmente energivora, prima di inviare i dati al cloud.

Satelliti in orbita terrestre bassa (LEO): una soluzione emergente che affianca la tecnologia MEO GNSS

Il 2024 vedrà l’introduzione di continui miglioramenti alla tecnologia GNSS convenzionale, in cui i satelliti operano in orbita terrestre centrale (MEO). Tra questi, osserveremo un numero maggiore di satelliti che trasmettono segnali L5 modernizzati, i quali aiutano a superare problemi come le interferenze, il ritardo ionosferico e i percorsi multipli, se utilizzati in una configurazione L1/L5 dual-band.

In parallelo, aspettatevi di sentire di numerosi sviluppi sul posizionamento LEO e sulle funzionalità di temporizzazione. La tecnologia LEO si affiancherà ai sistemi GNSS basati su MEO, e offrirà caratteristiche distinte che si adatteranno bene a determinate applicazioni o aiuteranno a superare alcune limitazioni dei satelliti GNSS MEO. In particolare, i satelliti LEO offriranno segnali più forti (grazie alla vicinanza dei satelliti alla Terra) e una maggiore diversificazione del segnale (perché i satelliti sono in vista per meno tempo).

L’ampio utilizzo delle costellazioni LEO per le applicazioni PNT è imminente, e il 2024 dovrebbe essere l’anno in cui inizierete a pensare a come i vostri clienti potrebbero trarre vantaggio dalle nuove e maggiori opportunità di posizionamento e temporizzazione che queste tecnologie forniranno in ultima analisi.

Figura 1: Satelliti di infrastruttura spaziale GEO, MEO e LEO GNSS

È probabile che i primi utilizzi delle soluzioni di posizionamento LEO includeranno l’opportunità di offrire funzioni ottimizzate di posizionamento e temporizzazione per interni-esterni, grazie alla capacità dei segnali LEO di penetrare negli edifici. Immaginate come questo potrebbe migliorare il tracciamento nella logistica, in cui le risorse attraversano una varietà di ambienti interni ed esterni durante i loro spostamenti e devono essere monitorate lungo tutto il tragitto. La tecnologia GNSS basata su MEO non può coprire da sola l’intero itinerario. Il posizionamento LEO potrebbe colmare le lacune.

L’operatività dei data center sarà probabilmente un’altra area a beneficiarne, grazie all’utilizzo dei segnali di temporizzazione LEO per mantenere le reti sincronizzate. Ciò dovrebbe offrire opportunità agli architetti di rete per semplificare questa parte critica ma spesso complessa del funzionamento dei data center, migliorandone al contempo la resilienza. Infatti la temporizzazione LEO promette di ridurre o eliminare la necessità di componenti come le antenne GNSS esterne, operando invece con antenne LEO direttamente collegate ai componenti di rete, in cui l’accesso e la manutenzione risulta più facile.

Uno dei motivi per cui siamo un po’ lontani dall’utilizzare i sistemi LEO per applicazioni PNT, è che attualmente in questa orbita non sono presenti costellazioni di posizionamento governative. La proprietà pubblica delle costellazioni MEO e il fatto che i segnali GNSS siano disponibili gratuitamente, sono stati i fattori chiave che hanno favorito l’adozione della tecnologia GNSS e lo sviluppo di ciò che è diventato un ecosistema completo di dispositivi. Ecco perché siamo lieti di vedere che i governi stanno iniziando a sviluppare funzionalità PNT LEO. Ad esempio, l’Agenzia spaziale europea ha indetto una gara nel 2023 per sviluppare una costellazione LEO PNT di prova.

In parallelo, sarà interessante osservare come, nel corso del 2024, evolverà in questo contesto l’offerta nel settore privato. Molte attività sono in corso, ma inviare oggetti nello spazio è costoso e non tutti coloro che al momento pianificano costellazioni LEO si assicureranno i finanziamenti necessari per avere successo nel medio-lungo termine.

Agire oggi per ottenere il massimo vantaggio

L’IA, l’elaborazione distribuita e i LEO per applicazioni PNT sono tendenze nel lungo termine che continueranno a plasmare questo spazio per molti anni a venire. Tuttavia, è chiaro che i fabbricanti di prodotti intelligenti possono intraprendere molte azioni nel corso del 2024 per iniziare a beneficiare degli sviluppi in queste aree nei prossimi mesi. Inoltre, gettando le basi quest’anno per trarre vantaggio da alcuni degli sviluppi imminenti, essi si porranno in una posizione di forza per il medio-lungo termine.

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