主要技术的进步和互联网的普及加速了物联网的发展。随着物联网的兴起,一些关键领域的室内定位系统激增,尤其是在家庭、医院和高安全区。目前的COVID-19流行病已经迫使世界上大多数人口在家中工作,这就带来了家庭安全问题。传统的室内定位系统在定位精度方面并不可靠。超宽带(UWB)和蓝牙低能量(BLE)是两种普遍存在的技术,它们在室内定位中得到了广泛的应用。我们从不同的角度比较了这两种技术,以确定它们在室内定位和其他关键应用领域的潜力。
与蓝牙和Wi-Fi一样,超宽带(UWB)是一种利用短脉冲无线电波实现高带宽连接的无线电技术。这是一种相对较新的短程通信方法,工作频率非常高,它能够在非常低的功率谱密度下以超过500兆赫的带宽发送和接收数据,这与它的同类产品不同。它还具有测距和高功率效率等特性,是室内定位的理想选择。巨大的带宽,宽范围的数据速率/范围权衡,以及低成本的操作,都有助于提高频谱使用的灵活性。UWB传输几乎不被普通无线电接收器检测到,因此,它们可以与现有无线通信同时存在,而不必担心添加专用频带。这为便携式设备打开了大量的使用案例,如室内定位、资产跟踪、智能汽车接入、安全支付等。
蓝牙低能量(BLE)是一种低功耗的无线电技术,有助于智能设备之间的短距离通信。BLE是由蓝牙特别兴趣小组(Bluetooth SIG)开发和销售的物联网蓝牙标准。如果您使用的是Fitbit、Apple Watch或Nike Fuelband等健身跟踪器或智能手表,则很可能您使用的是蓝牙低能耗设备。那么,是什么让BLE不同于传统的蓝牙呢?BLE是专门为低功耗和低成本的设备开发的。BLE就像是为物联网设计的低功耗蓝牙。虽然Bluetooth Classic和BLE都基于相同的体系结构,并且都由Bluetooth SIG销售,但这两种技术不可互操作,这意味着具有Bluetooth Classic的设备无法与BLE设备通信。
–超宽带(UWB)和蓝牙低能量(BLE)都是广泛用于位置跟踪和室内定位系统的低功耗无线通信技术。超宽带是一种利用短脉冲无线电波实现高带宽连接的无线电技术。BLE也是一种低功率的无线电技术,有助于短距离内智能设备之间的通信,并使用与蓝牙经典相同的自适应跳频(AFH)。
–UWB应用在扩展的频带上运行,这使得它们能够提供比当前窄带系统高得多的容量。因此,任何产生带宽大于500兆赫的信号的无线电技术都可以被认为是超宽带。从2002年起,FCC规定了UWB信号的工作频率在3.1到10.6ghz之间。蓝牙低能量技术与经典的蓝牙技术(如体系结构)有许多重要的共同点,它们都在相同的2.4ghz ISM(无许可证)频段中工作。
–定位精度是评估定位算法性能的常用参数。虽然UWB和BLE都有助于广泛的用例,包括位置跟踪和室内定位,但区别在于哪一个做得最好,哪一个更准确。虽然两者的特点是低功耗,超宽带提供了更高的定位精度达到厘米级。这就是基于UWB的室内定位技术比基于BLE技术的室内定位技术更受欢迎的原因。
–UWB测量距离和位置的精度高达10厘米,而BLE可以达到数米的精度。UWB测量无线电波从发射机传播到接收机所需的传播时间。它测量差分接收机之间的距离和相位以获得DoA(到达方向)。另一方面,BLE依赖于信号强度的测量而不是时间来评估接收机的功率电平。
UWB和BLE都是低功耗无线通信技术,被广泛应用于各种应用场合,特别是定位跟踪和室内定位,UWB无线系统主要针对室内通信的极高数据速率。这就产生了理想的功能,包括在许多无线通信领域(如wpan、远程医疗、遥测和无线传感器网络)的高定位精度。由于其宽频带的能力,UWB有潜力提供一个容量远远高于目前窄带系统的短距离应用。BLE是一种相对较新的无线电技术,几乎在每一款正在推出的智能**中都有发现。苹果是BLE技术的早期采用者之一,后来三星、摩托罗拉、LG等也加入进来。
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