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08 Jan 2022

用于仓库自动化(以及更多应用...)的“室内 GPS”

蓝牙室内定位或许就是商家期待已久的高精度“室内 GPS”。

对于许多在开阔天空下经营的企业来说,GPS 是天赐之物。有了它,先是车辆,后是人,我们总能知道其精确位置。物联网带来了新一波的创新浪潮,让通过云托管技术平台获得授权的人员可以实时找到这些位置。突然之间,物流公司可以找到他们的货物,车队经理可以找到他们的车辆,维护操作员可以找到他们的员工,农民可以找到他们的牲畜。在引入 GPS 和物联网几十年后,物联网跟踪的工业应用仍在蓄势待发。

对于其已经开辟的所有经济途径,以及更多仍在酝酿中的经济途径而言,该技术有一个盲点:重要的室内。全球导航卫星系统依赖的信号非常微弱,即使在户外信号良好的情况下,它们也会被噪音淹没。在高层建筑附近,由于遮蔽和多径干扰,卫星信号会剧烈恶化。在室内,卫星信号基本上不可用。因此,与 GPS 户外定位性能相当的室内定位成为了一段空白,也成为了众多相关公司多年以来利用各种技术来努力攻克的难题。

蜂窝通信信号、Wi-Fi、蓝牙、UWB

蜂窝通信信号能够渗透到建筑物深处,因此已被用于利用各类方法在室内和室外提供位置估计,包括在配备蜂窝通信调制解调器的设备上进行蜂窝通信网络指纹识别。虽然粗略的位置估计通常总比没有好,但即使在最好的情况下,其所达到的精度仍然比 GPS 的精度低得多。5G 凭借其密集的基站网络和高频信号,最终会带来一些改进。

配备 Wi-Fi 接收机的设备可以使用 Wi-Fi 指纹识别(10 米精度)或飞行时间测距法(1-2 米精度)相对于附近的 Wi-Fi 热点来定位自己。然而,其相对较高的电力需求和设备成本让物联网设备设计人员望而却步。

配备蓝牙的设备可以使用所谓的接收信号强度指示器 (RSSI) 来确定其与附近蓝牙信标的大致距离(5-10 米精度)。其低成本和低功耗以及蓝牙在互联设备上的普及,促进了蓝牙 RSSI 在消费者和工业跟踪标签上的广泛应用,最著名的就是新冠病例接触者跟踪应用。

超宽带 (UWB) 技术(0.1-1 米精度)在高端手机和其他高级智能设备中越来越受欢迎。该技术与蓝牙 RSSI 互补,可提高丢失和被盗资产追回用例的准确性。利用由 Tile 等公司开创的众包位置跟踪网络,Apple 的 FindMy 网络三星的 SmartThings Find 服务现在正在向其庞大的全球客户群提供将 UWB 和蓝牙结合在一起的解决方案。

 

Indoor positioning solutions based on short range technology for

*近似数据。确切值取决于每个部署的详细信息。 

 

用于高精度室内定位的蓝牙

参与竞争的最新技术也以蓝牙为基础,特别是蓝牙 5.1 中包含的一项功能:寻向功能。利用蓝牙寻向功能,具有多天线阵列的固定锚点可以确定移动标签发出的特殊蓝牙信号的到达角 (AoA)。当标签的视线范围内有 3 个或更多锚点时,蓝牙室内定位系统可以通过三角定位将标签的定位精度限定在一米以下。

蓝牙寻向功能和高精度室内定位技术的主要优势包括其低功耗、低蓝牙硬件成本、低部署成本,以及开发基于蓝牙的解决方案的公司的庞大现有生态系统。 

用于仓库自动化(以及更多应用...)的“室内 GPS”

由于高度依赖位置感知,仓库自动化展示了蓝牙室内定位解决方案的诸多优势。使用廉价、可重复使用的跟踪器标记货物可以简化库存、在货架上定位货物以及在运输途中跟踪货物。为员工配备跟踪器可实现自动化访问控制和流程监控,从而提高效率。两者都使用 AoA 技术,然后计算每个标签的位置并将其提供给基于云或本地托管的跟踪解决方案。

最后,自动化仓库中使用的机器人可以使用基于蓝牙室内定位的实时定位服务 (RTLS),自动将货物从其货架上运送到需要的地方。这就是使用基于离去角 (AoD) 的蓝牙室内定位技术的地方,因为它允许机器人计算自己在仓库内相对于部署的锚点的位置,并以低延迟访问数据。

相同的技术将有利于广泛的其他用例。医院将能够快速定位带标签的医疗设备、床位、患者和工作人员,从而节省宝贵的时间和资源。在机场,该技术有益于行李搬运并帮助跟踪乘客。在零售业,蓝牙 RSSI 已经很流行,蓝牙室内定位可以实现更加个性化的购物体验,以换取跟踪客户行为并向其发送定制广告的可能性。

蓝牙高精度室内定位入门

在 u-blox,我们一直在积极测试适用于寻向功能和高精度室内定位用例的蓝牙新功能。在此过程中,我们开发了两个探索套件,消除了应用该技术时面临的许多障碍。我们的 u-blox XPLR-AoA-1 探索套件包括一个跟踪器标签和一个锚点以及计算传入蓝牙信号方向所需的算法,可简化对蓝牙寻向技术的评估和试验。

u-blox XPLR-AoA-2 探索套件包括四个锚点、四个跟踪器标签以及在外部 PC 上部署高精度定位引擎所需的所有软件。该套件更进了一步,便于用户采用蓝牙高精度室内定位技术。我们最近在一座工业仓库中部署了我们的室内定位解决方案,并将很快在白皮书中介绍我们的经验 - 请继续关注以了解更多信息!

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Diego Grassi

u-blox 工业市场开发部门应用营销高级经理

Pelle Svensson

Market Development Manager, Product Center Short Range Radio, u-blox

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