Entramos verdadeiramente na era do posicionamento interno – seja por meio de sistemas de rastreamento de ativos, serviços baseados em localização ou ferramentas de navegação avançadas, o posicionamento interno está revolucionando a forma como interagimos com espaços fechados. A demanda por posicionamento interno preciso só deverá se intensificar – Markets and Markets projeta o mercado de posicionamento interno para alcançar $31.4 bilhões por 2029! Mas o sucesso da implementação depende da escolha da tecnologia certa – a confiabilidade de qualquer sistema de posicionamento interno é tão boa quanto o método de rastreamento subjacente. Neste artigo, comparamos dois concorrentes líderes no espaço – Banda ultralarga (UWB) e Bluetooth de baixa energia (PASSOU A SER) – para ajudá-lo a determinar qual tecnologia melhor atende às suas necessidades de posicionamento interno.
Tecnologias de posicionamento interno disponíveis hoje
Quando estiver fora de casa, muitas vezes confiamos no GPS para nos orientar. Ele capta sinais de satélites que orbitam a Terra e atinge aproximadamente uma velocidade 5 – 20 nível de precisão do medidor. Contudo, GPS tem suas limitações – uma vez que entramos em um prédio ou vamos para o subsolo, esses sinais de satélite ficam distorcidos. Como um resultado, GPS se torna muito menos preciso em ambientes fechados.
É aqui que entram os sistemas de posicionamento Bluetooth e Wi-Fi. Essas tecnologias baseadas na intensidade do sinal recebido podem nos ajudar a localizar objetos e pessoas a poucos metros, tornando-os adequados para navegação interna básica. Mas a tecnologia está avançando – novas tecnologias como UWB e Bluetooth 5.1 visa fornecer precisão submétrica ainda maior, de apenas alguns centímetros. Isto desbloqueia aplicações internas altamente precisas para interação com vários atores no ambiente, como controle de acesso mãos-livres, rastreamento de ativos, e muito mais.
O que é UWB e como ele fornece localização
UWB é uma tecnologia sem fio de curto alcance que opera através de frequências de rádio de baixa potência. Opera dentro de pelo menos 500 Largura de banda em MHz, de 3.1 para 10.6 GHz. Você pode estar se perguntando se esse intervalo interfere em outras tecnologias. Na realidade, não. Aqui está o porquê: UWB transmite dados por meio de pulsos de nanossegundos sem onda portadora, usando níveis de energia incrivelmente baixos – apenas -41.3 dBm/MHz. Nos últimos anos, a alteração IEEE 802.15.4z melhorou as camadas MAC e PHY para fins de alcance e localização.
UWB oferece principalmente quatro métodos para posicionar objetos e pessoas:
- ParaA (Hora de chegada)
- TDO (Diferença horária de chegada)
- TWR (Alcance bidirecional)
- AoA (Ângulo de chegada)
É importante notar que a maioria das empresas que escolhem UWB para rastreamento de ativos prefere TDoA devido ao seu baixo consumo de energia., que prolonga a vida útil da bateria da etiqueta.
UWB TDoA vs ToA vs TWR vs AoA
A técnica TDoA é muito semelhante ao ToA, já que ambos dependem da medição do tempo de propagação do sinal. Contudo, TDoA tem uma vantagem inteligente: só precisa de sincronização de horário do receptor, não é um tempo absoluto. Em TDoA, tags transmitem sinais para âncoras, que retransmitem os dados para um servidor central. O mecanismo de posicionamento no servidor calcula então as diferenças de horário de chegada para determinar a localização da tag, alcançar uma precisão de 10 para 30 centímetros. Para realizar este cálculo, o servidor precisa de carimbos de data e hora de no mínimo quatro âncoras.
TWR funciona diferente, contando com variação de âncora de tag individual, mas é mais complexo – exigindo nove mensagens de ida e volta para um único cálculo de posição. Quanto ao AoA? Bem, é mais caro e menos preciso, e não é a escolha popular no posicionamento UWB.
Como o Bluetooth permite a localização
Bluetooth é uma tecnologia de rádio com salto de frequência que transmite dados em pacotes, que atua no 2.4 Esse beacon envia um identificador exclusivo. Existem duas categorias principais: Bluetooth clássico (versões 1.0-3.0) e Bluetooth de baixa energia (PASSOU A SER, versão 4.0 e depois). A principal diferença? Consumo de energia! BLE foi projetado especificamente para aplicações de baixo consumo de energia.
Bluetooth RSSI versus Bluetooth AoA/AoD
Antes do Bluetooth 5.1, BLE foi amplamente utilizado para posicionamento interno usando RSSI (Indicador de intensidade do sinal recebido) para medir a perda de caminho e estimar distâncias entre transmissores e receptores. Contudo, o rastreamento tradicional de ativos BLE era mais uma questão de proximidade do que localização precisa – se você quisesse melhor precisão, você teve que implantar mais beacons na área.
No 2019, o Bluetooth SIG atualizou o 5.1 especificação principal com recursos aprimorados de localização de direção. Esta especificação permite o rastreamento de ativos usando o ângulo de chegada (AoA) ou ângulo de partida (AoD) utilizando conjuntos de antenas para determinar a direção do sinal, alcançar precisão de posicionamento dentro 1 metro. AoA requer múltiplas antenas no receptor, enquanto o AoD precisa de implementação no transmissor.
Atualmente, a maioria das implementações comerciais ainda depende de RSSI devido à sua simplicidade e amplo suporte de hardware. Contudo, O Bluetooth AoA está criando um grande burburinho no mercado de posicionamento ao combinar a relação custo-benefício do BLE com a precisão do nível UWB. MOKO SMART já lançou tags e gateways que suportam este posicionamento Bluetooth AoA de alta precisão.
No momento em que este livro foi escrito, Bluetooth 6.0 foi lançado, com foco em som de canal Bluetooth. Ele usa variação baseada em fase (PBR) e tempo de ida e volta (RTT) para uma variação segura e precisa entre dispositivos. Mais aplicações de conscientização à distância estão esperando que exploremos!
Comparação de posicionamento UWB vs Bluetooth
Estamos testemunhando algumas batalhas emocionantes em tecnologias de posicionamento interno. UWB e Bluetooth estão fazendo ondas, mas cada um deles traz algo único. Vamos ampliar UWB e Bluetooth AoA para compará-los entre si.
Precisão e Cobertura
UWB tem uma vantagem clara na precisão de posicionamento, alcançando precisão de nível centimétrico (tipicamente 10-30 cm) devido às suas características de banda ultralarga, o que é difícil de combinar com outros sistemas de banda estreita. além do que, além do mais, Sinais UWB podem passar por obstáculos, como paredes/pisos, e máquinas, e são, portanto, ideais para ambientes industriais complexos.
Teoricamente, UWB pode cobrir até 200 metros. Em grande, espaços abertos, você precisará de menos dispositivos para cobrir a mesma área. Em contraste, Bluetooth AOA tem um alcance de cobertura menor e é significativamente afetado pela altura de instalação.
Quer ver essas soluções em ação? Implantamos sistemas de posicionamento Bluetooth AOA e UWB na fábrica MOKO – entre em contato conosco para um vídeo de demonstração!
Resistência a interferências
Na mesma taxa de transmissão de dados, UWB supera Bluetooth em resistência a interferências. o 2.4 A banda de frequência de GHz usada pelo Bluetooth está ficando bastante lotada, com interferência de vários dispositivos e redes. UWB, Contudo, aproveita sua banda de frequência mais alta e características de sinal exclusivas para manter um desempenho sólido mesmo em ambientes sem fio complexos.
Consumo de energia
Em comparação com o consumo médio mínimo de energia, BLE normalmente leva a vitória, consumindo menos energia que UWB. Mas aqui está a parte interessante – em aplicações do mundo real, a diferença pode não ser tão dramática devido ao modo operacional das tags! No modo de computação em nuvem BLE AOA ou UWB, tags passam a maior parte do tempo no modo de suspensão, apenas acordando para transmitir sinais enquanto a rede lida com cálculos de posicionamento. A vida deles pode durar até 1-2 anos. Se estiver usando um modo de computação no lado do dispositivo, onde as tags devem permanecer ativas por mais tempo, sua vida útil pode reduzir drasticamente para apenas algumas semanas ou dias.
Desafios de implantação
Praticamente, geralmente é mais fácil implementar UWB TDoA. Seus algoritmos baseados em tempo são relativamente simples, enquanto os sistemas Bluetooth AOA precisam de vários pontos de calibração – Tempo, ângulo, e as posições de ancoragem precisam estar corretas.
Além disso, UWB mantém alta precisão em vários ambientes, incluindo estruturas de construção complexas. Mas para Bluetooth AOA? É um pouco mais sensível às mudanças ambientais. Às vezes requer calibração extra, ou pode exigir estações base adicionais para manter o desempenho ideal em alguns espaços desafiadores.
Custo e escalabilidade
Agora chegamos aos custos, As estações base Bluetooth AOA e UWB TDOA estão em uma faixa de preço semelhante, mas há uma diferença significativa nos custos das tags. As tags Bluetooth AOA são mais econômicas do que suas contrapartes UWB – uma diferença que realmente faz sentido em implantações em larga escala. As tags econômicas do Bluetooth AOA podem economizar dinheiro substancial se você planeja rastrear vários ativos.
Tabela de comparação de UWB vs BLE RSSI vs BLE AoA
| TRIGO CISO | BLE AoA | UWB | |
| Padrões/Protocolo | Bluetooth 4.0+ | Bluetooth 5.1+ | IEEE802.15.4z |
| Precisão Típica | 2-5m | 0.5-1m | O.1-0,3m |
| Marcar consumo de energia | Baixo | Baixo | Médio |
| Conectividade | Capacidade sem linha de visão | Linha de visão para 3+ âncoras necessárias | Linha de visão para 4 âncoras necessárias |
| Proteção contra interferência | Pobre | Moderado (melhor que RSSI) | Excelente |
| Facilidade de instalação | Colocação simples de farol | Configuração e calibração complexa de conjuntos de antenas | Montagem de âncora padrão com calibração |
| Escalabilidade | Alto (muitos dispositivos suportados) | Médio | Difícil |
| Custo da etiqueta | Baixo | Baixo | Alto |
| Custos de infraestrutura | Baixo ($) | Médio ($$) | Alto ($$$) |
UWB ou BLE: a escolha para posicionamento interno
Escolher a solução certa de posicionamento interno não é uma decisão única. Precisamos levar vários fatores em consideração: o meio ambiente, arquitetura do sistema, infraestrutura existente, orçamento, e claro, a precisão do posicionamento. Se você precisar de alta precisão, UWB e BLE AoA são o caminho a percorrer. Se a precisão não é sua principal prioridade, O posicionamento Bluetooth RSSI pode ser sua melhor aposta – é prático e econômico.
Para posicionamento de alta precisão, a escolha entre Bluetooth AOA e UWB realmente depende do seu caso de uso específico. Se você estiver rastreando um número limitado de ativos de alto valor com extrema precisão? UWB TDoA é provavelmente sua melhor aposta. Se você deseja rastrear vários ativos com “muito bom” precisão? Os custos mais baixos de etiqueta do Bluetooth AOA e a precisão decente podem ser o caminho a percorrer. Não se esqueça da compatibilidade do sistema – O posicionamento Bluetooth é mais amplamente suportado em vários dispositivos. Contudo, A integração UWB normalmente precisa de hardware e software mais especializados.
Aqui na MOKO SMART, nosso objetivo é fornecer a você os dispositivos IoT que atendem às suas necessidades. A nossa gama de produtos inclui vários Sinalizadores Bluetooth, sensores, Tags BLE AoA, junto com nossas tags UWB. Não apenas lançamos tecnologia para você – ajudaremos você a descobrir exatamente quais dispositivos fazem sentido para sua situação específica.
