UWB مقابل البلوتوث: مما يوفر دقة أفضل لتحديد المواقع في الأماكن المغلقة

لقد دخلنا عصر تحديد المواقع في الأماكن المغلقة بشكل جيد وحقيقي – سواء كان ذلك من خلال أنظمة تتبع الأصول, الخدمات القائمة على الموقع أو أدوات التنقل المتقدمة, إن تحديد المواقع الداخلية تحدث ثورة في كيفية تفاعلنا مع المساحات المغلقة. يتم تعيين الطلب على تحديد المواقع الداخلية الدقيقة فقط للتكثيف – تعرض الأسواق والأسواق سوق تحديد المواقع الداخلية للوصول $31.4 مليار بواسطة 2029! لكن نجاح التنفيذ يتوقف على اختيار التكنولوجيا الصحيحة – إن موثوقية أي نظام تحديد المواقع الداخلي جيد فقط مثل طريقة التتبع الأساسية. في هذه المقالة, قارنا اثنين من المتنافسين الرئيسيين في الفضاء – النطاق العريض الفائق (UWB) و Bluetooth منخفضة الطاقة (أصبح) – لمساعدتك في تحديد أفضل التكنولوجيا التي تناسب احتياجاتك في المواقع الداخلية.

تقنيات تحديد المواقع الداخلية المتوفرة اليوم

عند الخروج وحوالي, غالبًا ما نعتمد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لإيجاد طريقنا. يلتقط إشارات من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض وتحقق تقريبًا أ 5 – 20 مستوى الدقة المتر. ومع ذلك, GPS له حدوده – بمجرد أن ندخل داخل المبنى أو الرأس تحت الأرض, يتم تشويه إشارات الأقمار الصناعية تلك. كنتيجة ل, يصبح GPS أقل دقة بكثير في الداخل.

هذا هو المكان الذي تدخل فيه أنظمة تحديد موقع Bluetooth و Wi-Fi. يمكن أن تساعدنا هذه التقنيات القائمة على قوة الإشارة المستلمة في تحديد موقع الكائنات والأشخاص على بعد بضعة أمتار, جعلها مناسبة للملاحة الداخلية الأساسية. لكن التكنولوجيا تتقدم – تقنيات جديدة مثل UWB و Bluetooth 5.1 تهدف إلى تقديم دقة أعلى من المترات الفرعية إلى بضعة سنتيمترات فقط. هذا يفتح تطبيقات داخلية دقيقة للغاية للتفاعل مع مختلف الجهات الفاعلة في البيئة مثل التحكم في الوصول إلى اليدين, تتبع الأصول, وأكثر بكثير.

ما هو UWB وكيف يوفر الموقع

UWB هي تقنية لاسلكية قصيرة المدى تعمل من خلال ترددات الراديو منخفضة الطاقة. يعمل في الداخل على الأقل 500 عرض النطاق الترددي MHz, من 3.1 إلى 10.6 غيغاهرتز. قد تتساءل عما إذا كان هذا النطاق يتداخل مع التقنيات الأخرى. في الواقع, لا. هذا هو السبب: ينقل UWB البيانات عبر نبضات نانو ثانية بدون موجة حامل, باستخدام مستويات الطاقة المنخفضة بشكل لا يصدق – فقط -41.3 ديسيبل ميلي واط/ميجاهيرتز. فى السنوات الاخيرة, قام تعديل IEEE 802.15.4z بتحسين طبقات Mac و Phy لأغراض النطاق والتوطين.

تقدم UWB بشكل أساسي أربع طرق لوضع الأشياء والأشخاص:

• شجاع (وقت الوصول)
• tdoa (اختلاف الوقت في الوصول)
• TWR (في اتجاهين)
• AoA (زاوية الوصول)

تجدر الإشارة إلى أن معظم الشركات التي تختار UWB لتتبع الأصول تفضل TDOA بسبب انخفاض استهلاك الطاقة, الذي يمتد عمر البطارية.

uwb t hearse vs hards vs twr heee

تقنية TDOA تشبه إلى حد كبير TOA, حيث يعتمد كلاهما على قياس وقت انتشار الإشارة. ومع ذلك, Tdoa لديه ميزة ذكية: يحتاج فقط إلى مزامنة وقت المستقبل, ليس التوقيت المطلق. في TDO, علامات البث إشارات إلى المراسي, التي تنقل البيانات إلى خادم مركزي. ثم يحسب محرك تحديد المواقع في الخادم الاختلافات الزمنية في الوصول لتحديد موقع العلامة, تحقيق دقة 10 إلى 30 سم. لأداء هذا الحساب, يحتاج الخادم.

TWR يعمل مختلف, بالاعتماد على المانحور الفردي يتراوح, لكنها أكثر تعقيدًا – تتطلب تسع رسائل سفر ذهابًا وإيابًا لحساب موقف واحد. أما بالنسبة ل AOA? حسنا, إنه أكثر دقة وأقل دقة, وهذا ليس الخيار الشائع في تحديد موقع UWB.

كيف يتيح Bluetooth الموقع

بلوتوث عبارة, التي تعمل في 2.4 نطاق جيجاهرتز. هناك فئتان رئيسيتان: البلوتوث الكلاسيكي (الإصدارات 1.0-3.0) و Bluetooth منخفضة الطاقة (أصبح, إصدار 4.0 و لاحقا). الفرق الرئيسي? استهلاك الطاقة! تم تصميم BLE خصيصًا لتطبيقات استهلاك الطاقة المنخفضة.

Bluetooth RSSI vs Bluetooth AOA/AOD

قبل البلوتوث 5.1, تم استخدام Ble على نطاق واسع لتحديد المواقع الداخلية باستخدام RSSI (مستقبل مؤشر قوة الإشارة) لقياس فقد المسار وتقدير المسافات بين أجهزة الإرسال والمستقبلات. ومع ذلك, كان تتبع الأصول التقليدية حول القرب من الموقع الدقيق – إذا كنت تريد دقة أفضل, كان عليك نشر المزيد من المنارات في المنطقة.

في 2019, تم تحديث Bluetooth SIG 5.1 المواصفات الأساسية مع إمكانات تحديد الاتجاه المحسنة. تتيح هذه المواصفات تتبع الأصول باستخدام زاوية الوصول (AoA) أو زاوية المغادرة (AoD) من خلال استخدام صفائف الهوائي لتحديد اتجاه الإشارة, تحقيق دقة تحديد المواقع داخل 1 متر. يتطلب AOA هوائيات متعددة في المتلقي, بينما يحتاج AOD إلى التنفيذ في جهاز الإرسال.

حاليا, لا تزال معظم التطبيقات التجارية تعتمد على RSSI بسبب بساطتها ودعم الأجهزة على نطاق واسع. ومع ذلك, تقوم Bluetooth AOA بإنشاء ضجة كبيرة في سوق تحديد المواقع من خلال الجمع بين فعالية تكلفة BLE بدقة مستوى UWB. أطلقت Moko Smart بالفعل علامات وبوابات تدعم موقع Bluetooth AOA عالي الدقة.

في وقت كتابة هذا التقرير, بلوتوث 6.0 تم إصداره, مع التركيز على سبر قناة البلوتوث. ويستخدم النطاق القائم على الطور (بر) ووقت ذهاب الرحلة (RTT) لآمنة وغرامة تتراوح بين الأجهزة. المزيد من تطبيقات الوعي بالمسافة تنتظرنا لاستكشافها!

مقارنة المواقع UWB و Bluetooth

نحن نشهد بعض المعارك المثيرة في تقنيات تحديد المواقع الداخلية. UWB و Bluetooth كلاهما يصنعان الأمواج, لكن كل منهم يجلبون شيئًا فريدًا. دعنا نتكبير على UWB و Bluetooth AOA لمقارنتها ضد بعضها البعض.

الدقة والتغطية

تتمتع UWB بميزة واضحة في دقة تحديد المواقع, تحقيق دقة على مستوى سنتيمتر (عادة 10-30 سم) بسبب خصائصها فائقة النطاق, وهو أمر يصعب مطابقته مع أنظمة النطاق الضيق الأخرى. بالاضافة, يمكن أن تمر إشارات UWB عبر العقبات, مثل الجدران/الأرضيات, والآلات, وبالتالي فهي مثالية للبيئات الصناعية المعقدة.

نظريا, يمكن لـ UWB التستر على 200 أمتار. بشكل كبير, المساحات المفتوحة, سوف تحتاج إلى عدد أقل من الأجهزة لتغطية نفس المنطقة. في المقابل, يحتوي Bluetooth AOA على نطاق تغطية أصغر ويتأثر بشكل كبير بارتفاع التثبيت.

تريد أن ترى هذه الحلول في العمل? لقد نشرنا كلاً من أنظمة تحديد موقع Bluetooth AOA و UWB في مصنع Moko – تواصل معنا من أجل فيديو تجريبي!

مقاومة التداخل

في نفس معدل نقل البيانات, يتفوق UWB على Bluetooth في مقاومة التداخل. ال 2.4 نطاق تردد GHZ المستخدمة من قبل البلوتوث هو مزدحمة إلى حد كبير, مع التداخل من مختلف الأجهزة والشبكات. UWB, ومع ذلك, يعزز نطاق التردد العالي وخصائص الإشارة الفريدة للحفاظ على الأداء الصلح الصخري حتى في البيئات اللاسلكية المعقدة.

استهلاك الطاقة

بالمقارنة مع الحد الأدنى من استهلاك الطاقة, عادة ما يأخذ بلي الفوز, استهلاك طاقة أقل من UWB. ولكن هذا هو الجزء المثير للاهتمام – في تطبيقات العالم الحقيقي, قد لا يكون الفرق دراماتيكيًا بسبب الوضع التشغيلي للعلامات! في وضع Ble AOA أو UWB الحوسبة السحابية, تقضي العلامات معظم وقتها في وضع السكون, الاستيقاظ فقط لنقل الإشارات بينما تتعامل الشبكة مع حسابات تحديد المواقع. يمكن أن تستمر حياتهم 1-2 سنوات. إذا كنت تستخدم وضع الحوسبة من جانب الجهاز, حيث يجب أن تظل العلامات مستيقظًا لفترة أطول, قد ينخفض ​​عمرهم بشكل كبير إلى بضعة أسابيع أو أيام فقط.

تحديات النشر

عمليا, عادة ما يكون من الأسهل تنفيذ UWB TDOA. خوارزمياتها القائمة على الوقت بسيطة نسبيا, بينما تحتاج أنظمة Bluetooth AOA إلى نقاط معايرة متعددة – زمن, زاوية, ومرساة جميع يجب أن تكون على حق فقط.

علاوة على ذلك, تحافظ UWB على دقة عالية عبر بيئات مختلفة, بما في ذلك هياكل البناء المعقدة. ولكن لبلوتوث AOA? إنه أكثر حساسية للتغيرات البيئية. في بعض الأحيان يتطلب معايرة إضافية, أو قد تتطلب محطات أساسية إضافية للحفاظ على الأداء الأمثل في بعض المساحات الصعبة.

التكلفة وقابلية التوسع

الآن وصلنا إلى التكاليف, تقع محطات قاعدة Bluetooth AOA و UWB TDOA في نطاق سعري مماثل, ولكن هناك اختلاف كبير في تكاليف العلامات. علامات Bluetooth AOA صديقة للميزانية أكثر من نظرائهم في UWB – الاختلاف الذي يضيف حقًا في عمليات النشر على نطاق واسع. يمكن أن توفر لك علامات Bluetooth AOA الفعالة من حيث التكلفة أموالًا كبيرة إذا كنت تخطط لتتبع العديد من الأصول.

جدول المقارنة لـ UWB vs ble rssi vs ble aoa

UWB أو بلي: اختيار المواقع الداخلية

إن اختيار حل المواقع الداخلي الصحيح ليس قرارًا يناسب الجميع. نحن بحاجة إلى أخذ عوامل مختلفة في الاعتبار: البيئة, بنية النظام, البنية التحتية الحالية, ميزانية, وبالطبع, دقة تحديد المواقع. إذا كنت بحاجة إلى دقة عالية, UWB و BLE AOA هي الطريق للذهاب. إذا لم تكن الدقة أولويتك القصوى, قد يكون تحديد موقع Bluetooth RSSI أفضل رهان-إنه عملي وفعال من حيث التكلفة.

لتحديد المواقع عالية الدقة, الاختيار بين Bluetooth AOA و UWB يأتي حقًا إلى حالة الاستخدام المحددة الخاصة بك. إذا كنت تتتبع عددًا محدودًا من الأصول ذات القيمة العالية بدقة شديدة? ربما يكون UWB TDOA أفضل رهان لك. إذا كنت تتطلع إلى تتبع العديد من الأصول “جيد جدا” صحة? قد تكون تكاليف العلامة المنخفضة من Bluetooth AOA ودقة لائقة هي السبيل للذهاب. لا تنسى توافق النظام – يتم دعم وضع Bluetooth على نطاق أوسع عبر أجهزة مختلفة. ومع ذلك, عادة ما يحتاج تكامل UWB إلى المزيد من الأجهزة والبرامج المتخصصة.

هنا في Moko Smart, نحن كل شيء يدور حول الحصول على أجهزة إنترنت الأشياء التي تناسب احتياجاتك. مجموعة منتجاتنا تشمل مختلف منارات بلوتوث, مجسات, علامات بلي AOA, إلى جانب علامات UWB لدينا. نحن لا نلقي التكنولوجيا عليك فقط - سنساعدك على معرفة الأجهزة التي منطقية تمامًا لموقفك المحدد.