UWB против Bluetooth® LE: какая технология обеспечивает более точное и надежное позиционирование в помещении?

Как показывает статистика, мировой рынок позиционирования внутри помещений в 2023 году оценивается в 8,8 млрд. долларов США. Ожидается, что к 2027 году его объемы достигнут показателей в 27 млрд. долларов США, поэтому многие компании стремятся внедрять indoor позиционирование в собственную инфраструктуру. В такой ситуации возникает вопрос – какую технологию лучше использовать? В нашей статье мы рассмотрим два распространенных решения – UWB против Bluetooth®, сравним их возможности и технические характеристики.

Что представляет собой Bluetooth® LE?

Bluetooth® Low Energy – это протокол беспроводной связи, разработанный специально для низкого энергопотребления. Он является эффективной альтернативой классическому Bluetooth® и предлагает практически аналогичные функции, но с низким энергопотреблением. Благодаря этому технологию часто используют в тех системах, где срок эксплуатации батареи играет немаловажную роль.

При внедрении Bluetooth® LE в инфраструктуру используются специальные датчики (маячки), которые размещаются в разных частях помещений. С определенной периодичностью они рассылают сигналы, которые принимаются смартфоном с предустановленным мобильным приложением. В зависимости от поставленных задач и позиционирования, до посетителей может доноситься различная информация – сведения о местоположении, реклама, push-уведомления и др.

Bluetooth® LE является радиоволновой технологией, которая базируется на использовании метода FHSS. В процессе эксплуатации датчиков происходит скачкообразное изменение частоты радиосигналов (до 1600 в секунду) со случайной последовательностью, которая определяется только передатчиком.

Технология применяется для передачи данных по каналам с низкой пропускной способностью. Максимальная скорость передачи составляет 2 Мбит/с, а дальность во многом зависит от окружения. В среднем она составляет от 10 до 30 м, но может достигать 100 м. На потребление электроэнергии маяков влияют такие характеристики, как реализация устройства и параметры протокола. Обычно в процессе передачи данных оно не превышает 15 мА.

Доступная стоимость внедрения и высокая точность определения местоположения делают Bluetooth® Low Energy востребованным решением во многих сферах деятельности. Собственники компаний и предприятий высоко ценят технологию благодаря её преимуществам:

• возможность настройки инфраструктуры на базе недорого оборудования;
• продолжительный период службы маячков – около 5 лет;
• простота в установке, настройке и последующем использовании;
• широкий диапазон функций – от определения местоположения до организации indoor навигации и трекинга;
• позиционирование в режиме реального времени;
• простое масштабирование;
• высокая скорость передачи данных.

Как работает UWB?

Как и Bluetooth® Low Energy, UltraWideband (UWB) является беспроводной технологией, которая передает данные на малых дистанциях с низким потреблением энергии. Однако она имеет более широкий радиус действия (до 200 м), что делает ее эффективным решением для внедрения на крупных объектах, в том числе для контроля периметра территории.

UWB использует сверхширокополосные сигналы с низкой спектральной плотностью мощности. Радиосигналы распространяются на частотах 2,85 –10,6 ГГц и считаются довольно слабыми, поэтому не нуждаются в лицензировании ГКРЧ. Исходя из потребностей предприятия, система производит расчеты с применением разных методик – TDoA, АоА, ToF, PDoA, TWR. Заявленная точность ее позиционирования может составлять 10 см, но важно учитывать, что такие показатели достигаются только в лабораторных условиях, тогда как реальные цифры варьируются в среднем от 50 см до 1 м.

Принцип работы Ultra Wideband технологии строится на использовании специальных анкеров/локаторов, которые размещаются на отслеживаемых объектах. Чаще всего для определения местоположения применяют методику TWR (Two Way Ranging), обеспечивающую высокую точность и позиционную стабильность вычислений. При ее использовании, метки через равные промежутки времени рассылают сигналы, которые принимаются несколькими синхронизированными анкерами и передаются на сервера. Позиционирование осуществляется путем определения времени, которое радиосигналы затратили на преодоление пути от датчика до сервера.

Чаще всего UWB применяют в промышленности – для визуализации активов, контроля над работой оборудования и персонала. При необходимости метки размещают в специальных браслетах, которые могут применяться для мониторинга персонала или пациентов в больницах.

Главными преимуществами технологии Ultra Wideband являются:

• высокоточное определение местоположения людей и объектов;
• высокая скорость передачи информации;
• одновременная поддержка большого количества каналов;
• устойчивость к помехам;
• возможность передавать большие объемы данных;
• высокая спектральная гибкость;
• широкий диапазон масштабирования по параметрам скорости.

Сравнение технологий

Рассматривая Ultra Wideband vs Bluetooth®, стоит отметить, что обе технологии подходят для определения местоположения людей или объектов. Они базируются на локальной беспроводной сети и являются оптимальными для оборудования, которое требует высокой точности позиционирования. Однако между этими технологиями имеется немало отличий. Так, UWB является маломощной и передает данные в диапазоне от 2,85 до 10,6 ГГц. Bluetooth® LE, в отличие от нее, использует передачу информации с частотой 2,4 ГГц по 80 разным каналам на 1 МГц каждый.

Ultra Wideband более безопасен, тогда как Bluetooth® Low Energy больше подвержен атакам или прослушиваниям. Благодаря этому первый вариант лучше подходит для систем, которые требуют высокого уровня безопасности. Вместе с этим Bluetooth® LE обладает большой технологической экосистемой, что делает его популярным во многих сценариях. Его применяют практически во всех сферах деятельности – от ритейла и торговых центров до здравоохранения, промышленности, логистики и складов.

Чтобы лучше понимать разницу в технологиях, сведем их ключевые характеристики в сравнительную таблицу.

Если выбирать из двух технологий, стоит учитывать, что UWB обеспечивает более высокую точность, которая позволяет использовать ее для отслеживания дорогостоящих активов. Bluetooth® Low Energy хоть и менее точная, но требует меньше затрат на внедрение и широко применяется для простых решений по позиционированию, которые легко масштабировать согласно потребностям пользователей. Обе технологии отлично работают и могут успешно использоваться для определения местоположения, поэтому выбор оптимального варианта следует делать с учетом особенностей проекта.

Независимо от сложности вашего проекта, компания "Навигационные решения" готова помочь с определением наиболее подходящей технологии позиционирования. Мы работаем как с UWB, так и с Bluetooth® LE и можем предоставить подходящие алгоритмы и оборудование. Чтобы проконсультироваться по вопросам indoor позиционирования, свяжитесь с нами удобным способом – по электронной почте info@nvgn.ru или заполнив форму на нашем сайте.