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屋内測位の時代が本格的に到来しました – 資産追跡システムを介しているかどうか, 位置情報ベースのサービスまたは高度なナビゲーション ツール, 屋内測位は、密閉空間との関わり方に革命をもたらしています. 正確な屋内測位に対する需要は高まるばかりです – 市場と市場は、到達すべき屋内測位市場を予測します $31.4 億 2029! ただし、実装が成功するかどうかは、適切なテクノロジーを選択するかどうかにかかっています – 屋内測位システムの信頼性は、その基礎となる追跡方法によって決まります。. 記事上で, この分野の有力な候補者 2 社を比較します – 超広帯域 (UWB) Bluetooth Low Energy と Bluetooth Low Energy (なりました) – 屋内測位のニーズに最適なテクノロジーを判断するのに役立ちます.
現在利用可能な屋内測位テクノロジー
外出時, 私たちは道を探すのに GPS に頼ることがよくあります. 地球を周回する衛星からの信号を受信し、およそ 5 – 20 メートルレベルの精度. しかしながら, GPSには限界がある – 建物の中に足を踏み入れるか、地下に向かうと, 衛星信号が歪む. 結果として, 屋内では GPS の精度が大幅に低下します.
ここで Bluetooth と Wi-Fi 測位システムが活躍します。. 受信信号強度に基づくこれらの技術は、数メートル以内の物体や人の位置を特定するのに役立ちます。, 基本的な屋内ナビゲーションに適しています。. しかしテクノロジーは進歩しています – UWBやBluetoothなどの新技術 5.1 わずか数センチメートルまでのさらに高いサブメートル精度を実現することを目指します. これにより、ハンズフリーのアクセス制御など、環境内のさまざまなアクターと対話するための高精度の屋内アプリケーションが可能になります。, 資産管理, そして、はるかに.
UWB とは何か、また UWB が位置情報を提供する方法
UWB は、低出力の無線周波数を通じて動作する短距離無線技術です。. 少なくとも以下の範囲内で動作します 500 MHz帯域幅, から 3.1 に 10.6 GHz. この範囲が他のテクノロジーと干渉するのではないかと疑問に思うかもしれません. 実は, いいえ. その理由は次のとおりです: UWBは搬送波を使わずにナノ秒パルスでデータを送信します, 信じられないほど低い電力レベルを使用する – ただ -41.3 dBm/MHz. 近年では, IEEE 802.15.4z 修正により、測距と位置特定の目的で MAC 層と PHY 層が改善されました。.
UWB は、オブジェクトや人物を配置するために主に 4 つの方法を提供します:
- ToA (到着時間)
- TDO (到着時差)
- TWR (双方向測距)
- AoA (到来角度)
資産追跡に UWB を選択するほとんどの企業が、消費電力が低い TDoA を好むことは注目に値します。, タグのバッテリー寿命を延ばします.
UWB TDoA vs ToA vs TWR vs AoA
TDoA 手法は ToA に非常によく似ています, どちらも信号伝播時間の測定に依存しているため. しかしながら, TDoA には賢い利点があります: 受信機の時刻同期のみが必要です, 絶対的なタイミングではない. TDoAで, タグはアンカーに信号をブロードキャストします, データを中央サーバーに中継します. 次に、サーバーの測位エンジンが到着時間の差を計算してタグの位置を特定します。, ～の精度を達成する 10 に 30 センチメートル. この計算を実行するには, サーバーには少なくとも 4 つのアンカーからのタイムスタンプが必要です.
TWRは動作が異なります, 個々のタグとアンカーの範囲に依存する, しかしそれはより複雑です – 1 回の位置計算に 9 つの往復メッセージが必要. AoAに関しては? 上手, 高価で精度も低い, また、これは UWB 測位における一般的な選択肢ではありません.
Bluetooth で位置情報がどのように有効になるか
Bluetooth は、パケットでデータを送信する周波数ホッピング無線技術です。, で動作する 2.4 GHz帯域. 大きく分けて 2 つのカテゴリがあります: クラシック Bluetooth (バージョン 1.0-3.0) Bluetooth Low Energy と Bluetooth Low Energy (なりました, バージョン 4.0 以降). 主な違い? 消費電力! BLE は低消費電力アプリケーション向けに特別に設計されています.
Bluetooth RSSI と Bluetooth AoA/AoD の比較
Bluetooth以前 5.1, BLE は RSSI を使用した屋内測位に広く使用されていました (受信信号強度インジケーター) 経路損失を測定し、送信機と受信機間の距離を推定する. しかしながら, 従来の BLE アセット追跡は、正確な位置よりも近接性を重視していました。 – より高い精度が必要な場合, エリアにさらに多くのビーコンを配備する必要がありました.
に 2019, Bluetooth SIG が更新しました 5.1 方向探知機能を強化したコア仕様. この仕様により、到来角度を使用した資産追跡が可能になります。 (AoA) または出発角 (AoD) アンテナアレイを利用して信号の方向を決定する, 以内の位置決め精度を達成 1 メーター. AoA には受信機に複数のアンテナが必要です, 一方、AoD は送信機での実装が必要です.
現在, RSSI のシンプルさと広範なハードウェア サポートにより、ほとんどの商用実装は依然として RSSI に依存しています。. しかしながら, Bluetooth AoA は、BLE の費用対効果と UWB レベルの精度を組み合わせることで、測位市場で大きな話題を呼んでいます。. MOKO SMART は、この高精度 Bluetooth AoA 測位をサポートするタグとゲートウェイをすでに発売しています.
この記事の執筆時点では, ブルートゥース 6.0 リリースされました, Bluetooth チャンネルサウンディングに焦点を当てた. 位相ベースのレンジングを使用します (PBR) そして往復の時間 (RTT) デバイス間の安全かつ正確な範囲設定を実現. さらなる距離認識アプリケーションが私たちの探索を待っています!
UWB と Bluetooth の測位の比較
私たちは屋内測位技術におけるエキサイティングな戦いを目の当たりにしています. UWB と Bluetooth は両方とも波を起こしています, しかし、それぞれがユニークなものをもたらします. UWB と Bluetooth AoA を拡大して相互に比較してみましょう.
精度とカバレッジ
UWB は測位精度において明らかな利点を持っています, センチメートルレベルの精度を実現 (通常 10-30 CM) 超広帯域特性により, 他の狭帯域システムと一致させるのは困難です. 加えて, UWB信号は障害物を通過できます, 壁/床など, そして機械, したがって、複雑な産業環境に最適です.
理論的には, UWB は以下をカバーできます 200 メートル. 大きく言えば, オープンスペース, 同じエリアをカバーするために必要なデバイスの数が減ります. 対照的に, Bluetooth AOA はカバー範囲が狭く、設置高さに大きく影響されます。.
これらのソリューションの実際の動作を確認したい? Bluetooth AOA と UWB 測位システムの両方を MOKO 工場に導入しました – ご連絡ください デモビデオ!
耐干渉性
同じデータ伝送速度で, UWB は耐干渉性において Bluetooth を上回ります. の 2.4 Bluetooth で使用される GHz 周波数帯域はかなり混雑しています, さまざまなデバイスやネットワークからの干渉がある. UWB, しかしながら, より高い周波数帯域と独自の信号特性を活用して、複雑なワイヤレス環境でも堅牢なパフォーマンスを維持します。.
消費電力
最小平均消費電力比較, 通常は BLE が勝ちます, UWBより消費電力が少ない. しかし、興味深いのはここからです – 現実世界のアプリケーションで, タグの動作モードにより、違いはそれほど劇的ではない可能性があります! BLE AOA または UWB クラウド コンピューティング モードの場合, タグはほとんどの時間をスリープ モードで費やします, ネットワークが測位計算を処理している間、信号を送信するためにのみ起動します。. 彼らの人生は最長で続く可能性があります 1-2 年. デバイス側コンピューティング モードを使用する場合, タグがより長く起動し続ける必要がある場合, その寿命はわずか数週間または数日に大幅に短縮される可能性があります.
導入の課題
実質的に, 通常、UWB TDoA を実装する方が簡単です。. 時間ベースのアルゴリズムは比較的シンプルです, 一方、Bluetooth AOA システムには複数のキャリブレーション ポイントが必要です – 時間, 角度, アンカーの位置はすべて適切である必要があります.
しかも, UWB はさまざまな環境でも高い精度を維持します, 複雑な建物構造を含む. ただしBluetooth AOAの場合? 環境の変化に少し敏感です. 追加のキャリブレーションが必要な場合があります, または、一部の困難な空間で最適なパフォーマンスを維持するために追加の基地局が必要になる場合があります.
コストと拡張性
さて、コストの話になります, Bluetooth AOA と UWB TDOA 基地局は同様の価格帯です, ただし、タグのコストには大きな違いがあります. Bluetooth AOA タグは、UWB タグよりも予算に優しい – この違いは、大規模な導入ではさらに大きくなります. Bluetooth AOA の費用対効果の高いタグにより、多数の資産を追跡する予定がある場合、大幅なコストを節約できます。.
UWB、BLE RSSI、BLE AoA の比較表
| 小麦CISO | BLE AoA | UWB | |
| 規格/プロトコル | ブルートゥース 4.0+ | ブルートゥース 5.1+ | IEEE 802.15.4z |
| 代表的な精度 | 2-5メートル | 0.5-1メートル | O.1～0.3m |
| タグの消費電力 | 低 | 低 | 中 |
| 接続性 | 非見通し線対応 | への視線 3+ アンカーが必要 | への視線 4 アンカーが必要 |
| 干渉保護 | 貧しい | 適度 (RSSIよりも優れています) | 素晴らしい |
| 設置の容易さ | シンプルなビーコン設置 | 複雑なアンテナ アレイのセットアップとキャリブレーション | 校正付きの標準アンカー取り付け |
| スケーラビリティ | 高い (多くのデバイスがサポートされています) | 中 | 難しい |
| タグのコスト | 低 | 低 | 高い |
| インフラストラクチャのコスト | 低 ($) | 中 ($$) | 高い ($$$) |
UWBまたはBLE: 屋内測位の選択
適切な屋内測位ソリューションを選択することは、画一的な決定ではありません. さまざまな要素を考慮する必要があります: 環境, システムアーキテクチャ, 既存のインフラストラクチャ, バジェット, そしてもちろん, 位置決め精度. 高い精度が必要な場合, UWB と BLE AoA が最適な方法です. 精度が最優先事項ではない場合, Bluetooth RSSI 測位が最善の策かもしれません – それは実用的で費用対効果が高いです.
高精度位置決め用, Bluetooth AOA と UWB のどちらを選択するかは、実際には特定の使用例によって決まります。. 限られた数の高価値資産を極めて正確に追跡している場合? UWB TDoA がおそらく最善の策です. 多数の資産を追跡したい場合は、 “かなり良い” 正確さ? Bluetooth AOA のより低いタグコストとそこそこの精度が今後の選択肢になるかもしれない. システムの互換性も忘れずに – Bluetooth 測位は、さまざまなデバイス間でより広範囲にサポートされます. しかしながら, UWB の統合には通常、より特殊なハードウェアとソフトウェアが必要です.
ここモコスマートです, 私たちはお客様のニーズに合った IoT デバイスを提供することに全力を尽くしています. 当社の製品範囲にはさまざまなものが含まれます Bluetoothビーコン, センサー, BLE AoA タグ, UWB タグと並べて. 私たちは単にテクノロジーを提供するだけではなく、お客様が特定の状況に適したデバイスを正確に理解できるようお手伝いします。.
