СШП против Bluetooth: Что обеспечивает лучшую точность позиционирования в помещении

Мы действительно вступили в эпоху внутреннего позиционирования. – будь то через системы отслеживания активов, службы определения местоположения или расширенные инструменты навигации, позиционирование в помещении революционизирует то, как мы взаимодействуем с закрытыми пространствами. Спрос на точное позиционирование внутри помещений будет только усиливаться – Markets and Markets прогнозирует, что рынок внутреннего позиционирования достигнет $31.4 миллиард 2029! Однако успех внедрения зависит от выбора правильной технологии. – Надежность любой системы позиционирования внутри помещений так же хороша, как и лежащий в ее основе метод отслеживания.. В этой статье, мы сравниваем двух ведущих соперников в этой сфере – Ультраширокополосный (UWB) и Bluetooth с низким энергопотреблением (СТАЛИ) – чтобы помочь вам определить, какая технология лучше всего соответствует вашим потребностям в позиционировании внутри помещения.

Доступные сегодня технологии позиционирования в помещении

Когда и о, мы часто полагаемся на GPS, чтобы найти дорогу. Он принимает сигналы со спутников, вращающихся вокруг Земли, и достигает примерно 5 – 20 уровень точности метра. тем не мение, GPS имеет свои ограничения – как только мы войдем в здание или отправимся под землю, эти спутниковые сигналы искажаются. В следствии, GPS становится гораздо менее точным в помещении.

Здесь на помощь приходят системы позиционирования Bluetooth и Wi-Fi.. Эти технологии, основанные на уровне принимаемого сигнала, могут помочь нам определять местонахождение объектов и людей в радиусе нескольких метров., что делает их пригодными для базовой навигации в помещении. Но технологии идут вперед – новые технологии, такие как UWB и Bluetooth 5.1 стремимся обеспечить еще более высокую субметровую точность вплоть до нескольких сантиметров.. Это открывает высокоточные внутренние приложения для взаимодействия с различными участниками окружающей среды, такие как контроль доступа без помощи рук., отслеживание активов, и многое другое.

Что такое UWB и как он определяет местоположение

UWB — это беспроводная технология ближнего действия, работающая на маломощных радиочастотах.. Он действует как минимум 500 Полоса пропускания МГц, из 3.1 в 10.6 ГГц. Вы можете задаться вопросом, мешает ли этот диапазон другим технологиям.. Фактически, нет. Вот почему: СШП передает данные посредством наносекундных импульсов без несущей волны., используя невероятно низкие уровни мощности – только -41.3 дБм/МГц. В былые времена, поправка IEEE 802.15.4z улучшила уровни MAC и PHY для целей ранжирования и локализации..

СШП в основном предлагает четыре метода позиционирования объектов и людей.:

• ToA (Время прибытия)
• ТДО (Разница во времени прибытия)
• ДВР (Двустороннее ранжирование)
• AoA (Угол прибытия)

Стоит отметить, что большинство компаний, выбирающих UWB для отслеживания активов, предпочитают TDoA из-за его низкого энергопотребления., что продлевает срок службы батареи метки.

UWB TDoA против ToA против TWR против AoA

Техника TDoA очень похожа на ToA., поскольку оба основаны на измерении времени распространения сигнала. тем не мение, У TDoA есть умное преимущество: требуется только синхронизация времени приемника, не абсолютное время. В ТДоА, теги транслируют сигналы якорям, которые передают данные на центральный сервер. Затем механизм позиционирования на сервере вычисляет разницу во времени прибытия, чтобы определить местоположение метки., достижение точности 10 в 30 см. Чтобы выполнить этот расчет, серверу нужны временные метки минимум от четырех якорей.

TWR работает по-другому, на основе индивидуального диапазона привязки тегов, но это сложнее – требуется девять сообщений о движении вперед и назад для одного расчета положения. Что касается АОА? Хорошо, это дороже и менее точно, и это не популярный выбор при позиционировании СШП..

Как Bluetooth включает определение местоположения

Bluetooth — это радиотехнология со скачкообразной перестройкой частоты, передающая данные в пакетном режиме., которая действует в 2.4 Диапазон ГГц. Есть две основные категории: Классический Bluetooth (версии 1.0-3.0) и Bluetooth с низким энергопотреблением (СТАЛИ, версия 4.0 и позже). Ключевое отличие? Потребляемая мощность! BLE специально разработан для приложений с низким энергопотреблением..

Bluetooth RSSI против Bluetooth AoA/AoD

До Bluetooth 5.1, BLE широко использовался для позиционирования внутри помещений с использованием RSSI. (Индикатор уровня полученного сигнала) для измерения потерь на трассе и оценки расстояний между передатчиками и приемниками. тем не мение, традиционное отслеживание активов BLE было больше связано с близостью, чем с точным местоположением – если вы хотите большей точности, вам пришлось разместить больше маяков в этом районе.

В 2019, Bluetooth SIG обновил 5.1 основная спецификация с расширенными возможностями пеленгации. Эта спецификация позволяет отслеживать активы с использованием угла прибытия. (AoA) или угол вылета (AoD) используя антенные решетки для определения направления сигнала, достижение точности позиционирования в пределах 1 метр. Для AoA требуется несколько антенн на приемнике., в то время как AoD требует реализации на передатчике.

В настоящее время, большинство коммерческих реализаций по-прежнему полагаются на RSSI из-за его простоты и широкой аппаратной поддержки.. тем не мение, Bluetooth AoA вызывает настоящий ажиотаж на рынке позиционирования, сочетая экономичность BLE с точностью уровня UWB.. MOKO SMART уже выпустила теги и шлюзы, поддерживающие высокоточное позиционирование Bluetooth AoA..

На момент написания этой статьи, Bluetooth 6.0 был выпущен, с акцентом на зондирование канала Bluetooth. Он использует фазовое ранжирование (ПБР) и время туда и обратно (РТТ) для безопасного и точного переключения между устройствами. Нас ждут новые приложения для осознания расстояния!

Сравнение позиционирования UWB и Bluetooth

Мы являемся свидетелями захватывающих сражений в области технологий позиционирования внутри помещений.. СШП и Bluetooth набирают популярность, но каждый из них приносит что-то уникальное. Давайте увеличим СШП и Bluetooth AoA, чтобы сравнить их друг с другом..

Точность и охват

СШП имеет явное преимущество в точности позиционирования., достижение точности на уровне сантиметра (обычно 10-30 см) благодаря своим сверхширокополосным характеристикам, что трудно сопоставить с другими узкополосными системами. К тому же, Сигналы СШП могут проходить сквозь препятствия, например, стены/полы, и машины, и поэтому идеально подходят для сложных промышленных условий.

Теоретически, СШП может покрывать до 200 метры. В целом, открытые пространства, вам потребуется меньше устройств для покрытия той же площади. Напротив, Bluetooth AOA имеет меньший радиус действия и существенно зависит от высоты установки..

Хотите увидеть эти решения в действии? На заводе МОКО мы внедрили системы позиционирования Bluetooth AOA и UWB. – обратитесь к нам за демо-видео!

Помехоустойчивость

При той же скорости передачи данных, UWB превосходит Bluetooth по устойчивости к помехам. В 2.4 Частотный диапазон ГГц, используемый Bluetooth, становится довольно перегруженным, с помехами от различных устройств и сетей. UWB, тем не мение, использует более высокий частотный диапазон и уникальные характеристики сигнала для поддержания высочайшей производительности даже в сложных беспроводных средах..

Потребляемая мощность

Сравнение минимального среднего энергопотребления, BLE обычно одерживает победу, потребляет меньше энергии, чем UWB. Но вот самое интересное – в реальных приложениях, разница может быть не столь существенной из-за режима работы тегов! В режиме облачных вычислений BLE AOA или UWB, теги проводят большую часть времени в спящем режиме, просыпается только для передачи сигналов, пока сеть обрабатывает вычисления позиционирования. Их жизнь может длиться до 1-2 лет. При использовании режима вычислений на стороне устройства, где теги должны дольше бодрствовать, продолжительность их жизни может резко сократиться до нескольких недель или дней..

Проблемы развертывания

Практически, обычно проще реализовать UWB TDoA. Его временные алгоритмы относительно просты., в то время как системам Bluetooth AOA требуется несколько точек калибровки – время, угол, и якорные позиции должны быть правильными.

более того, UWB поддерживает высокую точность в различных средах., в том числе сложные строительные конструкции. Но для Bluetooth AOA? Он немного более чувствителен к изменениям окружающей среды.. Иногда требуется дополнительная калибровка, или могут потребоваться дополнительные базовые станции для поддержания оптимальной производительности в некоторых сложных условиях.

Стоимость и масштабируемость

Теперь мы подошли к затратам, Базовые станции Bluetooth AOA и UWB TDOA находятся в аналогичном ценовом диапазоне., но существует значительная разница в стоимости тегов. Bluetooth-метки AOA более экономичны, чем их UWB-аналоги. – разница, которая действительно складывается при крупномасштабном развертывании. Экономичные метки Bluetooth AOA могут сэкономить вам значительные деньги, если вы планируете отслеживать многочисленные активы..

Сравнительная таблица UWB, BLE RSSI и BLE AoA

СШП или BLE: выбор для внутреннего позиционирования

Выбор правильного решения для позиционирования в помещении не является универсальным решением.. Нам необходимо учитывать различные факторы: окружающая среда, системная архитектура, существующая инфраструктура, бюджет, и конечно, точность позиционирования. Если вам нужна высокая точность, UWB и BLE AoA — лучший выбор. Если точность не является вашим главным приоритетом, Позиционирование Bluetooth RSSI может быть лучшим выбором — это практично и экономически выгодно..

Для высокоточного позиционирования, Выбор между Bluetooth AOA и UWB действительно зависит от вашего конкретного случая использования.. Если вы отслеживаете ограниченное количество ценных активов с предельной точностью? UWB TDoA, вероятно, ваш лучший выбор. Если вы хотите отслеживать многочисленные активы с помощью “довольно хорошо” точность? Более низкие затраты на метки Bluetooth AOA и достойная точность могут быть лучшим решением.. Не забывайте о совместимости системы – Позиционирование Bluetooth более широко поддерживается на различных устройствах.. тем не мение, Интеграция UWB обычно требует более специализированного оборудования и программного обеспечения..

Здесь, в МОКО СМАРТ, мы стремимся предоставить вам устройства Интернета вещей, соответствующие вашим потребностям. В нашем ассортименте представлены различные Bluetooth-маяки, датчики, BLE-теги AoA, рядом с нашими тегами UWB. Мы не просто предлагаем вам технологии — мы поможем вам точно определить, какие устройства подходят для вашей конкретной ситуации..