UWB vs. Bluetooth: Bietet eine bessere Positionierungsgenauigkeit im Innenbereich

Wir sind endgültig in die Ära der Indoor-Ortung eingetreten – sei es durch Asset-Tracking-Systeme, standortbasierte Dienste oder erweiterte Navigationstools, Die Positionierung in Innenräumen revolutioniert die Art und Weise, wie wir mit geschlossenen Räumen interagieren. Die Nachfrage nach einer genauen Positionierung in Innenräumen wird weiter zunehmen – Märkte und Märkte projizieren den Indoor-Positionierungsmarkt, den es zu erreichen gilt $31.4 Milliarden von 2029! Der Erfolg der Umsetzung hängt jedoch von der Wahl der richtigen Technologie ab – Die Zuverlässigkeit eines Indoor-Ortungssystems ist nur so gut wie die zugrunde liegende Tracking-Methode. In diesem Artikel, Wir vergleichen zwei führende Konkurrenten in diesem Bereich – Ultra-Breitband (UWB) und Bluetooth Low Energy (WURDEN) – um Ihnen bei der Entscheidung zu helfen, welche Technologie am besten zu Ihren Indoor-Positionierungsanforderungen passt.

Heute verfügbare Indoor-Positionierungstechnologien

Unterwegs, Wir verlassen uns oft auf GPS, um uns zurechtzufinden. Es empfängt Signale von Satelliten, die die Erde umkreisen, und erreicht ungefähr eine Leistung 5 – 20 Metergenauigkeit. jedoch, GPS hat seine Grenzen – sobald wir ein Gebäude betreten oder in den Untergrund gehen, Diese Satellitensignale werden verzerrt. Als Ergebnis, GPS wird in Innenräumen viel ungenauer.

Hier kommen Bluetooth- und Wi-Fi-Ortungssysteme ins Spiel. Diese auf der empfangenen Signalstärke basierenden Technologien können uns dabei helfen, Objekte und Personen im Umkreis von wenigen Metern zu lokalisieren, Dadurch eignen sie sich für die einfache Indoor-Navigation. Aber die Technologie schreitet voran – neue Technologien wie UWB und Bluetooth 5.1 Ziel ist es, eine noch höhere Genauigkeit im Submeterbereich bis auf wenige Zentimeter zu erreichen. Dadurch werden hochpräzise Innenanwendungen für die Interaktion mit verschiedenen Akteuren in der Umgebung freigeschaltet, beispielsweise die freihändige Zugangskontrolle, Nachverfolgung von Gütern, und vieles mehr.

Was ist UWB und wie stellt es den Standort bereit?

UWB ist eine drahtlose Technologie mit kurzer Reichweite, die über Funkfrequenzen mit geringer Leistung arbeitet. Es funktioniert innerhalb von mindestens 500 MHz-Bandbreite, von 3.1 zu 10.6 GHz. Sie fragen sich vielleicht, ob dieser Bereich andere Technologien beeinträchtigt. Tatsächlich, NEIN. Hier erfahren Sie, warum: UWB überträgt Daten durch Nanosekundenimpulse ohne Trägerwelle, mit unglaublich niedrigen Leistungsstufen – Nur -41.3 dBm/MHz. In den vergangenen Jahren, Die IEEE 802.15.4z-Änderung hat die MAC- und PHY-Schichten für Entfernungs- und Lokalisierungszwecke verbessert.

UWB bietet hauptsächlich vier Methoden zur Positionierung von Objekten und Personen:

• ToA (Ankunftszeit)
• TDO (Zeitunterschied der Ankunft)
• TWR (Zwei-Wege-Ranging)
• AoA (Ankunftswinkel)

Es ist erwähnenswert, dass die meisten Unternehmen, die sich für UWB zur Anlagenverfolgung entscheiden, TDoA aufgrund des geringen Stromverbrauchs bevorzugen, Dies verlängert die Batterielebensdauer des Tags.

UWB TDoA vs. ToA vs. TWR vs. AoA

Die TDoA-Technik ist ToA sehr ähnlich, da beide auf der Messung der Signallaufzeit basieren. jedoch, TDoA hat einen cleveren Vorteil: Es ist lediglich eine Zeitsynchronisierung des Empfängers erforderlich, kein absolutes Timing. Im TDoA, Tags senden Signale an Anker, die die Daten an einen zentralen Server weiterleiten. Die Positionsbestimmungs-Engine auf dem Server berechnet dann die Ankunftszeitunterschiede, um den Standort des Tags zu bestimmen, Erzielung einer Genauigkeit von 10 zu 30 Zentimeter. Um diese Berechnung durchzuführen, Der Server benötigt Zeitstempel von mindestens vier Ankern.

TWR funktioniert anders, Verlassen Sie sich auf die individuelle Tag-Anker-Ranging, aber es ist komplexer – Für eine einzelne Positionsberechnung sind neun Hin- und Herbewegungsnachrichten erforderlich. Was AoA betrifft? Gut, es ist teurer und weniger genau, und es ist nicht die beliebte Wahl bei der UWB-Positionierung.

Wie ermöglicht Bluetooth die Standortbestimmung?

Bluetooth ist eine Frequenzsprung-Funktechnologie, die Daten in Paketen überträgt, die in der tätig ist 2.4 GHz-Band. Es gibt zwei Hauptkategorien: Klassisches Bluetooth (Versionen 1.0-3.0) und Bluetooth Low Energy (WURDEN, Ausführung 4.0 und später). Der entscheidende Unterschied? Energieverbrauch! BLE wurde speziell für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch entwickelt.

Bluetooth RSSI vs. Bluetooth AoA/AoD

Vor Bluetooth 5.1, BLE wurde häufig für die Positionierung in Innenräumen mithilfe von RSSI verwendet (Anzeige der empfangenen Signalstärke) um Pfadverluste zu messen und Entfernungen zwischen Sendern und Empfängern abzuschätzen. jedoch, Beim herkömmlichen BLE-Asset-Tracking ging es mehr um die Nähe als um den genauen Standort – wenn Sie eine bessere Genauigkeit wünschen, Sie mussten mehr Leuchtfeuer in der Gegend aufstellen.

Im 2019, Die Bluetooth SIG hat die aktualisiert 5.1 Kernspezifikation mit erweiterten Peilfunktionen. Diese Spezifikation ermöglicht die Asset-Verfolgung mithilfe des Ankunftswinkels (AoA) oder Abflugwinkel (AoD) durch Verwendung von Antennenarrays zur Bestimmung der Signalrichtung, Erreichung der Positionierungsgenauigkeit innerhalb 1 Meter. AoA erfordert mehrere Antennen am Empfänger, während AoD beim Sender implementiert werden muss.

Zur Zeit, Die meisten kommerziellen Implementierungen verlassen sich aufgrund seiner Einfachheit und weit verbreiteten Hardwareunterstützung immer noch auf RSSI. jedoch, Bluetooth AoA sorgt auf dem Positionierungsmarkt für großes Aufsehen, indem es die Kosteneffizienz von BLE mit der Präzision auf UWB-Niveau kombiniert. MOKO SMART hat bereits Tags und Gateways auf den Markt gebracht, die diese hochpräzise Bluetooth-AoA-Positionierung unterstützen.

Zum Zeitpunkt dieses Schreibens, Bluetooth 6.0 wurde veröffentlicht, mit Schwerpunkt auf Bluetooth Channel Sounding. Es verwendet eine phasenbasierte Entfernungsmessung (PBR) und Hin- und Rückfahrtzeit (RTT) für eine sichere und feine Zuordnung zwischen Geräten. Weitere Anwendungen zur Entfernungserkennung warten darauf, von uns erkundet zu werden!

Vergleich der UWB- und Bluetooth-Positionierung

Wir erleben einige spannende Kämpfe im Bereich der Indoor-Positionierungstechnologien. UWB und Bluetooth schlagen beide Wellen, aber sie alle bringen etwas Einzigartiges mit sich. Schauen wir uns UWB und Bluetooth AoA näher an, um sie miteinander zu vergleichen.

Präzision und Abdeckung

UWB hat einen klaren Vorteil bei der Positionierungsgenauigkeit, um eine Präzision im Zentimeterbereich zu erreichen (typischerweise 10-30 cm) aufgrund seiner Ultra-Breitband-Eigenschaften, was mit anderen Schmalbandsystemen schwer zu vergleichen ist. Zusätzlich, UWB-Signale können Hindernisse passieren, wie Wände/Böden, und Maschinen, und eignen sich daher ideal für komplexe Industrieumgebungen.

Theoretisch, UWB kann bis zu abdecken 200 Meter. Im Großen, Freiflächen, Sie benötigen weniger Geräte, um denselben Bereich abzudecken. Im Gegensatz, Bluetooth AOA hat eine geringere Reichweite und wird erheblich von der Installationshöhe beeinflusst.

Möchten Sie diese Lösungen in Aktion sehen?? Wir haben in der MOKO-Fabrik sowohl Bluetooth-AOA- als auch UWB-Positionierungssysteme eingesetzt – Kontaktieren Sie uns für eine Demo-Video!

Störfestigkeit

Bei gleicher Datenübertragungsrate, UWB übertrifft Bluetooth hinsichtlich der Störfestigkeit. Das 2.4 Das von Bluetooth verwendete GHz-Frequenzband wird ziemlich überfüllt, mit Störungen durch verschiedene Geräte und Netzwerke. UWB, jedoch, nutzt sein höheres Frequenzband und seine einzigartigen Signaleigenschaften, um auch in komplexen drahtlosen Umgebungen eine grundsolide Leistung aufrechtzuerhalten.

Energieverbrauch

Im Vergleich zum minimalen durchschnittlichen Stromverbrauch, BLE gewinnt normalerweise, verbraucht weniger Strom als UWB. Aber hier ist der interessante Teil – in realen Anwendungen, Aufgrund der Funktionsweise der Tags ist der Unterschied möglicherweise nicht so dramatisch! Im BLE AOA- oder UWB-Cloud-Computing-Modus, Tags verbringen die meiste Zeit im Schlafmodus, Sie wachen nur auf, um Signale zu übertragen, während das Netzwerk die Positionierungsberechnungen durchführt. Ihr Leben kann bis zu dauern 1-2 Jahre. Bei Verwendung eines geräteseitigen Rechenmodus, wobei Tags länger wach bleiben müssen, Ihre Lebensdauer kann sich drastisch auf nur wenige Wochen oder Tage verkürzen.

Herausforderungen bei der Bereitstellung

Praktisch, Normalerweise ist es einfacher, UWB TDoA zu implementieren. Seine zeitbasierten Algorithmen sind relativ einfach, während Bluetooth-AOA-Systeme mehrere Kalibrierungspunkte benötigen – Zeit, Winkel, und Ankerpositionen müssen alle genau richtig sein.

Außerdem, UWB gewährleistet in verschiedenen Umgebungen eine hohe Genauigkeit, einschließlich komplexer Gebäudestrukturen. Aber für Bluetooth AOA? Es reagiert etwas empfindlicher auf Umweltveränderungen. Manchmal ist eine zusätzliche Kalibrierung erforderlich, oder erfordern möglicherweise zusätzliche Basisstationen, um in einigen anspruchsvollen Umgebungen eine optimale Leistung aufrechtzuerhalten.

Kosten und Skalierbarkeit

Kommen wir nun zu den Kosten, Bluetooth-AOA- und UWB-TDOA-Basisstationen liegen in einer ähnlichen Preisklasse, Es gibt jedoch einen erheblichen Unterschied bei den Tag-Kosten. Bluetooth-AOA-Tags sind preisgünstiger als ihre UWB-Gegenstücke – Ein Unterschied, der sich bei groß angelegten Einsätzen wirklich summiert. Mit den kostengünstigen Tags von Bluetooth AOA können Sie erhebliche Kosten sparen, wenn Sie zahlreiche Vermögenswerte verfolgen möchten.

Vergleichstabelle von UWB vs. BLE RSSI vs. BLE AoA

UWB oder BLE: die Wahl für die Positionierung im Innenbereich

Die Wahl der richtigen Indoor-Positionierungslösung ist keine allgemeingültige Entscheidung. Wir müssen verschiedene Faktoren berücksichtigen: die Umwelt, Systemarchitektur, bestehende Infrastruktur, Budget, Sportverträge hängen von der Aufrechterhaltung eines bestimmten Fitnessniveaus durch die Spieler ab oder sie werden von Sportmannschaften abgeschnitten, die Positionierungsgenauigkeit. Wenn Sie eine hohe Genauigkeit benötigen, UWB und BLE AoA sind der richtige Weg. Wenn Präzision nicht Ihre oberste Priorität ist, Die Bluetooth-RSSI-Ortung könnte die beste Wahl sein – sie ist praktisch und kostengünstig.

Für hochpräzise Positionierung, Die Wahl zwischen Bluetooth AOA und UWB hängt wirklich von Ihrem spezifischen Anwendungsfall ab. Wenn Sie eine begrenzte Anzahl hochwertiger Vermögenswerte mit äußerster Präzision verfolgen? UWB TDoA ist wahrscheinlich die beste Wahl. Wenn Sie zahlreiche Assets mit verfolgen möchten “ziemlich gut” Richtigkeit? Die geringeren Tag-Kosten und die gute Präzision von Bluetooth AOA könnten der richtige Weg sein. Vergessen Sie nicht die Systemkompatibilität – Die Bluetooth-Ortung wird von verschiedenen Geräten umfassender unterstützt. jedoch, Für die UWB-Integration sind in der Regel speziellere Hardware und Software erforderlich.

Hier bei MOKO SMART, Bei uns geht es darum, Ihnen die IoT-Geräte zu besorgen, die Ihren Anforderungen entsprechen. Unsere Produktpalette umfasst verschiedene Bluetooth-Beacons, Sensoren, BLE AoA-Tags, neben unseren UWB-Tags. Wir werfen Ihnen nicht einfach nur Technologie zu, sondern helfen Ihnen dabei, genau herauszufinden, welche Geräte für Ihre spezifische Situation sinnvoll sind.