隨著物聯網 (IoT) 的不斷擴展,作為物聯網業務推動因素出現的關鍵特征之一是位置。公司正在從位置可以提供的信息中獲得真正的商業價值。這包括他們正在收集和分析的數據,以及通過了解人或事物的確切位置而創造的效率。
位置正在成為數十個行業的王者:
在醫療保健領域,準確了解最近的急救車的位置可以提高護士的效率,并幫助患者在緊急情況下更快地接受治療;位置幫助醫務人員遵守衛生規定,因為他們能夠輕松找到消毒站
在田徑運動中,了解球員和設備之間的相對位置對于表征比賽動態,通過數據分析改善教練以及使用實時跟蹤和數據分析隔離特定事件至關重要。
在施工中,準確知道貴重設備的位置既節省了尋找它所花費的時間,又確保了它不會被帶離現場或被盜
在制造環境中,了解工人的位置(并確保他們不在限制區域)有助于提高工人的安全和生產力。
在供應鏈和物流中,快速確定擁擠的造船廠中特定托盤或集裝箱的位置有助于更快、無誤地將它們運送到正確的目的地
位置已成為有價值的業務推動因素的用例列表不勝枚舉。藍牙已成為定位的首選技術,并在一月份得到了進一步的推動,當時藍牙特別興趣小組(Bluetooth SIG)宣布了一項新的測向功能,作為藍牙核心規范5.1版本的一部分。新版本正式確定了藍牙鄰近解決方案的方向功能,目標是為基于藍牙的實時定位系統(RTLS)提供更高的精度。
物聯網所需的精度水平是相對的,當然,這取決于每個用例的具體需求。在某些情況下,例如在運動環境中跟蹤快速移動的球員和設備,需要十幾厘米以內的精度。在物流環境中,公司希望快速確定特定托盤或集裝箱的位置,了解幾米內的準確性可能就足夠了。
然而,在許多情況下,準確性和延遲的結合非常有價值。由于許多原因,實時了解事物的精確位置非常復雜,因為許多這些環境中都存在基礎設施。混凝土墻和地板、鋼支撐梁和其他基礎設施經常干擾或阻擋無線信號,使實現定位精度變得困難。但是,新的藍牙測向功能包含兩種方法,有助于減輕這些損失,降低系統架構復雜性并提高定位功能:到達角(AoA)和出發角(AoD)方法。
AoA和AoD各自利用角方向估計來確定定位,但適用于不同的市場。如今,AoA已經在廣泛的行業和用例中投入商業應用,例如工業物聯網(IIoT)用例中的資產跟蹤。與此同時,AoD可能很快就會開始在機器人、AGV和AI應用中獲得跟蹤,在這些應用中,移動物體有能力計算自己的位置。全面的AoD將通過在軟件操作系統(OS)和硬件原始設計制造商(ODM)提供商的參與下進入消費市場來實現。
到達角度
AoA方法利用以網絡為中心的架構,其中標簽或智能手機 - 或幾乎任何帶有藍牙發射器的東西 - 通過其位置進行跟蹤。每個設備都使用單個天線,通過傳輸支持測向的數據包,使其位置可供位置服務應用程序使用。多天線設備(又名定位器)接收無線電信號并預處理數據以進行角度估計。然后將數據發送到定位引擎,定位引擎進一步處理來自一個或多個定位器的數據,并計算標簽的位置坐標。
如果需要,位置坐標可以進一步傳遞回傳輸設備,例如,它可以顯示自己的位置。請注意,對于大多數 IIoT 應用程序,位置坐標信息僅保留在本地網絡或云中,以便為基于位置的服務 (LBS) 應用程序軟件提供數據。
由于智能位于網絡端而不是設備上,因此對于需要始終如一的可靠定位功能并且必須包含標簽成本的工業和企業用例,AoA是最有效的解決方案。一個很好的例子是工業環境中的資產跟蹤,其中了解大型倉庫中特定設備的精確位置可以節省與手動搜索相關的時間和生產力損失。事實上,甚至在測向功能正式化之前,基于AoA的系統就已經用于數十個行業和企業用例,從制造業,石油和天然氣和物流等工業環境中的資產跟蹤和安全應用,到智能建筑和智能醫院中的生產力用例。
出發角度
使用AoD,智能存在于單個設備中,例如智能手機,平板電腦或機器人。每個移動設備都有一根天線,并直接運行定位引擎。該設備接收由多天線設備(也稱為定位器)發送的無線電信號。請注意,原則上,同一定位器可用于同時啟用 AoA 和 AoD。
在這種以移動為中心的架構中,功耗在設備端。這適用于智能手機等可以頻繁插入和充電的設備。在 AoD 中,定位器可能配置為低功耗設備,可以由電池供電數年,類似于 AoA 系統中的標記,后者的電池壽命很長。由于智能駐留在設備中,并且只需要幾個有源傳輸設備(定位器)來覆蓋跟蹤區域,因此AoD提供了消費者(B2C)用例所需的系統容量和規模。
換句話說,定位器可以被視為“多天線信標”,即下一代常用的BLE信標,目前用于基于電源(RSSI)的接近定位。在AoD中,定位器是一個多天線BLE信標,它不是使用單個天線來傳輸信號,而是使用天線陣列。
AoD仍處于早期階段,但由于它為以前未開發的消費市場創造了廣泛的潛在新精確定位服務,因此它被列入許多公司的觀察名單。憑借從AoA吸取的經驗教訓,以及它在企業和工業市場中的潛力,AoD有望在大規模上取得成功。有兩件事將有助于顯著加速 AoD:
軟件操作系統和硬件ODM提供商(如蘋果和谷歌)的參與,他們將把AoD整合到未來的移動設備中。
加速互操作性方面的工作,以便多個智能手機品牌和型號可以從不同硬件供應商創建的定位器接收藍牙信號
藍牙 5.1 規范提高了行業對位置的興趣和勢頭。它定義了無線電接口,直至低級智商數據樣本。但是,單個 RTLS 供應商只能自己解釋定位系統架構,并在標準之上構建其他功能。一些公司已經成功地將智商數據與他們自己的算法、軟件工具和定位引擎相結合。藍牙 SIG 創建了該規范,以便 AoA 和 AoD 可以在同一 RTLS 系統中工作,但功能齊全的 AoD 解決方案需要操作系統供應商的參與,如上所述。
隨著物聯網的不斷擴展,位置正在成為關鍵的業務推動因素,RTLS和基于位置的服務市場正在蓬勃發展,特別是在企業和工業物聯網市場。展望未來,幫助公司實現其業務目標的開放、靈活的系統不僅會達到目標,而且會超過目標。
農產品協議和農業發展協議的共存
AoA 和 AoD 方法并不相互排斥,系統架構師可以同時使用其中一種或兩種技術設計工程解決方案。
例如,可以設想一種IIoT解決方案,其中定位器安裝在環境中并用作AoA / AoD使能器。這意味著對于AoA,定位器接收由標簽或電話傳輸的信號。整個系統可以被認為是一個單輸入多輸出(SIMO)系統,其中單個天線標簽正在傳輸,多天線設備正在接收。另一方面,對于AoD,定位器使用多天線無線電接口傳輸信號,移動設備使用單個天線接收信號。在這種情況下,整個系統可以被認為是一個多輸入單輸出(MISO)系統,其中多個天線在發射,單個天線在接收。
如果設計得當,定位器可以同時執行 AoA 和 AoD 操作 - 它可用于跟蹤標簽,同時它使移動設備能夠自主計算自己的位置。這一切都使AoA和AoD方法成為實現大量用例的強大組合 - 所有這些都在同一基礎架構設備中。
審核編輯:郭婷
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