超宽带与低功耗蓝牙

当前的实时定位系统 (RTLS) 正在不断改进。有时，运营主管可能会对所有选项感到不知所措。这些选项之一是超宽带 (UWB) 传感器技术。由于最新的苹果和三星手机的流行，大多数人都熟悉这个词。但是，他们不一定确定 UWB 如何与低功耗蓝牙 (BLE) 进行比较和对比。尽管公司多年来一直在使用 BLE 来跟踪资产，但 UWB 现在是一种新兴技术，可以以前所未有的精度在短距离内连接设备。据 MarketsandMarkets 称，“到 2025 年，超宽带价值将达到 27 亿，复合年增长率为 19.6%。”所以，很多人问的问题是，“UWB会取代BLE吗”？要回答这个问题，我们首先必须了解超宽带和 BLE 是什么以及它们是如何工作的。

什么是超宽带？

UWB 是一种连续扫描雷达，可通过各种低功率无线电频率工作。这种短距离无线系统使用至少 500 Mhz 的带宽。更具体地说，UWB 已经解锁了从 3.1 到 10.6 GHz 的一系列无线电频率。有些人可能会想，“这个范围很棒，但它不会干扰在该范围内运行的其他技术吗？”答案是不。这种“无干扰”的关键来自于超宽带运行的低功率。如下图所示，UWB 使用的最大功率为 -41.3 dBm/MHz。由于功率较低，UWB 设备在彼此靠近且视线没有障碍物时效果最佳。

虽然 UWB 可以预测 10-30 厘米内资产的相对位置和运动，但其最重要的功能是从一个设备到另一个设备的数据通信和传输。由于巨大的带宽，UWB 已显示出传输速度为 110Mbit/sec。这足以同时通过一个连接共享三个视频流。

超宽带如何工作？

UWB 的工作原理是连续扫描雷达，该雷达通过各种低功率无线电波工作。实际上，UWB 可以通过两种方式定位资产：到达时间差 (TDoA) 和双向测距 (TWR)。使用 TDoA，标签会定期向多个不同的锚同步传感器发送无线电信号。标签将数据传输到通信范围内的锚点后，这些锚点将数据传输到中央 RTLS 服务器，然后计算到达时间差。服务器从至少四个锚点获取时间戳并计算标签的位置。 TWR 的工作方式不同。 TWR 依赖于单个标签和锚点之间的范围。这种方法很复杂，因为 TWR 需要来回传输 9 条消息来计算位置。大多数选择 UWB 来跟踪其资产的公司都使用 TDoA 技术，因为较低的能源使用允许标签上的电池使用更长时间。

什么是 BLE？

要了解蓝牙低功耗，首先必须了解蓝牙技术。一句话，蓝牙是一种以数据包形式传输数据的跳频无线电技术。信息在 2.4 GHz 频带内传输。尽管 BLE 与其母技术相似，但它们的用途却大不相同。蓝牙以文件传输或无线耳机、键盘和扬声器等功能而闻名。 BLE 更多用于工业监测、血压监测、基于地理位置的定向促销或公共交通应用。蓝牙和 BLE 之间的区别在于使用的电量。与经典蓝牙不同，BLE 一直处于睡眠模式，直到系统发起连接。实际连接时间只有几毫秒，而蓝牙需要大约 100 毫秒。借助低功耗蓝牙，一块电池可以使用长达五年之久。蓝牙设备的最大通信范围为 30。（假设没有障碍物阻挡路径）。然而，使用一根天线，BLE 可以扩展到 77 米。

BLE 是如何工作的？

蓝牙在 2.4 GHz 频段内传输数据。但是，如果您对 2.4 GHz 频段有所了解，就会知道许多其他技术，例如 WiFi 和 ZigBee，都使用相同的 2.4 GHz 频段。那么蓝牙设备如何避免干扰呢？答案是短距离跳频。蓝牙在 80 个不同的频道内运行（编号从 0 到 79，每个频道宽度为 1 MHz）并且每秒更改频道多达 1600 次。蓝牙设备检测其他信号并协商通信路径。

使用传统的 BLE 资产跟踪，BLE 信标确定接近度，而不是位置。当有源标签在范围内时，附近的信标可以计算信号强度并计算与信标的接近度。提高精度的唯一方法是增加一个区域的信标密度。定位算法的数据输入越多，精度就越高。这允许在确定在基础设施设置中使用多少个信标时“恰到好处”。

Link Labs 的新专利技术为标准 BLE 标签增加了相位范围。 AirFinder OnSite 使用带有新固件的 BLE 标签来添加相位范围，以确定高达亚米级的精度。这现在结合了 BLE 的低成本和更接近 UWB 水平的精度。