對于高精度定位技術(shù)中藍牙定位與UWB定位的性能優(yōu)勢對比分析

工業(yè)應用場景對于高精度定位技術(shù)中藍牙定位與UWB定位的性能優(yōu)勢對比分析高精度定位技術(shù)原理與特點高精度定位技術(shù)的關(guān)鍵指標精度容量動態(tài)成本準確度（均值）：定位均值與實際位置的差異精確度（方差）：定位位置的波動程度單區(qū)域容量：單個定位小區(qū)可容納的定位對象數(shù)量系統(tǒng)容量：單個定位系統(tǒng)可容納的定位對象數(shù)量定位頻率：單個定位對象1秒的定位次數(shù)定位延遲：實際位置改變到系統(tǒng)呈現(xiàn)新位置的時間差設備成本：基站、標簽及配套電源、網(wǎng)絡通信設備費用部署成本：安裝調(diào)試系統(tǒng)的人力、物料費用高精度定位技術(shù)的關(guān)鍵指標——成本細分指標成本基站成本

=

基站設備單價成本

×

基站數(shù)量部署成本

=

基站安裝人力及輔材

+

電源、通信線纜安裝人力及輔材覆蓋距離安裝方式供電方式通信方式標簽成本

=

標簽單價成本

×

標簽數(shù)量

+

標簽維護成本功耗無線電定位技術(shù)的原理——RSSI基站標簽發(fā)送信號（也可以標簽發(fā)送給基站）無線電定位技術(shù)的原理——RSSI電磁波傳播衰減地面雙線反射模型韌形繞射模型實際定位場景就是多個以上反射、繞射模型的線性組合（一般忽略折射影響）基站安裝高度在第一菲涅爾區(qū)韌形繞射模型路徑損耗距離（m）損耗（dB）藍色：2.4GHz紅色：915MHzRSSI定位的優(yōu)劣勢受傳播環(huán)境影響極大，且難以建立準確的模型精度差容量大功耗低劣勢單向發(fā)射信號且無需同步即可獲得距離值優(yōu)勢TOA與TDOA——到達時間或時間差TOATDOATOA/TDOA定位的優(yōu)劣勢需要3臺以上基站以實現(xiàn)二維/三維定位小區(qū)域成本高精度高大區(qū)域成本低劣勢覆蓋距離遠，且精度與覆蓋距離無關(guān)優(yōu)勢AOA定位原理——到達角通過陣列天線測得標簽與基站信號之間的：俯仰角θ方向角φ再加上標簽平面與基站平面的高度差h，得到圓柱坐標系（h，θ，φ）通常通過氣壓計或假設獲得h或加上標簽與基站之間的距離d，得到球坐標系（d，

θ，

φ）通常通過TOA獲得dTOA/TDOA定位的優(yōu)劣勢精度隨覆蓋距離增加而降低大區(qū)域成本高精度高小區(qū)域成本低劣勢單臺基站完成二維定位優(yōu)勢無線電定位的兩種需求與技術(shù)被定位對象首先獲得自己的位置下行定位上行定位導航后臺服務首先獲得被定位對象的位置跟蹤如果用下行定位技術(shù)實現(xiàn)跟蹤，或用上行定位技術(shù)實現(xiàn)導航，則需要其他通信技術(shù)傳輸位置信息，因此雖然下行定位技術(shù)理論容量無限，實際受限于通信傳輸容量。UWB定位技術(shù)的用作跟蹤定位對比定位技術(shù)精度容量基站成本標簽成本基站供電基站通信覆蓋范圍標簽通信標簽功耗抗多徑干擾UWB上行TDOA0.1m1000高高有線有線70m—200μA強UWB下行TDOA0.1m250高高電池無線70m√4mA強UWB上行TOA0.1m200高高有線有線70m—1mA強UWB下行TOA0.1m20高高電池無線70m√4mA強UWBAOA+TOA0.1m200高高有線有線70m—1mA強藍牙AOA0.1m1000高低有線有線10m—40μA中藍牙AOD0.1m250中中電池無線10m√4mA中藍牙上行RSSI3m1000中低有線有線20m—20μA弱藍牙Beacon3m250低中電池無線5m√4mA弱表備注精度都是視距環(huán)境的平均值；容量指單區(qū)域容量；動態(tài)按照1Hz；默認定位數(shù)據(jù)為100Bytes，回傳速率200kb/s；電池供電按5年為基礎(chǔ)；覆蓋范圍指保證精度的條件下；常見工業(yè)場景對定位的需求常見工業(yè)場景1中高精度定位技術(shù)的選擇場景特點大覆蓋范圍：UWB容量要求低：UWB下行TOA容量要求高、標簽功耗要求低：UWB下行TDOA容量要求高、標簽功耗要求高：UWB上行TDOA常見工業(yè)場景2中高精度定位技術(shù)的選擇場景特點小覆蓋范圍：AOA成本要求低：UWBAOA+TOA成本要求高、標簽功耗要求低：藍牙AOD成本要求高、標簽功耗要求高：藍牙AOA常見工業(yè)場景3中高精度定位技術(shù)的選擇場景特點障礙物導致小面積非規(guī)則區(qū)域：AOA成本要求低：UWBAOA+TOA成本要求高、標簽功耗要求低：藍牙AOD成本要求高、標簽功耗要求高：藍牙AOA常見工業(yè)場景4中高精度定位技術(shù)的選擇場景特點遠距離一維場景：UWB成本要求低、標簽功耗要求高：UWB上行TOA成本要求高、標簽功耗要求低：UWB下行TOA常見工業(yè)場景5中高精度定位技術(shù)的選擇場景特點特殊環(huán)境不允許有線或有線成本很高：下行定位技術(shù)精度要求低：藍牙Beacon短距離覆蓋：藍牙AOD遠距離覆蓋：UWB下行TOA常見工業(yè)客戶最適合的定位技術(shù)工業(yè)客戶場景1場景2場景3場景4場景5定位技術(shù)公安辦案區(qū)√√UWB上行TDOA、藍牙AOA監(jiān)獄監(jiān)所√√UWB上行TDOA、藍牙AOA礦山/隧道√UWB上行TOA、UWB下行AOA化工√√√√√UWB下行AOA、藍牙AOD、藍牙Beacon電廠√√√√UWB上行TDOA、藍牙AOA工廠人員√√√UWB上行TDOA、藍牙AOA工廠物資√√√UWB上行TDOA、藍牙AOA沒有任何一種定位技術(shù)能滿足所有的定位場景，需要多技術(shù)融合才能最優(yōu)性價比地提供定位方案應 用 案 例 分 析藍牙AOA和UWB的選擇區(qū)域二維定位Area

10*10mArea

50*50mBLE 1

基站UWB4

基站BLE 25

基站UWB4

基站… … … … …… …… …… … … … …*多個房間差異基站數(shù)成倍增加；*成本不僅體現(xiàn)在基站數(shù)量上，也體現(xiàn)在施工安裝和調(diào)測；*區(qū)域面積增大差異基站數(shù)成倍增加；區(qū)域面積小于100平時，藍牙定位基站成本優(yōu)勢明顯；區(qū)域面積400平左右，藍牙和UWB基站成本相當；區(qū)域面積大于400平，UWB定位基站成本優(yōu)勢明顯。藍牙AOA和UWB的選擇區(qū)域一維定位L

100mBLE 1

基站UWB2

基站Area

10*10mBLE 1

基站UWB3

基站定位方式≤10米10-20米100米BLE1210UWB222L

10m………..藍牙AOA和UWB的選擇區(qū)域零維定位Area＜100㎡Area

＞1000㎡區(qū)域存在性定位，一般區(qū)域比較小，所需基站數(shù)量相當；但藍牙標簽功耗較低，更具優(yōu)勢。通過對比看出：藍牙定位技術(shù)優(yōu)勢在于較小區(qū)域場景；而UWB定位技術(shù)優(yōu)勢在于較大甚至超大區(qū)域場景；且兩種場景各自成本優(yōu)劣勢差別巨大，而現(xiàn)場定位場景類型多樣甚至復雜，所以采用藍牙和UWB融合定位的方式，能充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，在充分滿足定位需求的同時有效降低部署成本。藍牙AOA和UWB的選擇藍牙AOA同UWB融合組網(wǎng)，定位標簽需要集成兩種芯片，區(qū)域內(nèi)標簽數(shù)量，對整個系統(tǒng)部署成本有明顯影響。UWB基站BLE基站藍牙標簽UWB標簽融合標簽20001200100200200單純藍牙AOA

同BLE+UWB對比-