藍牙標籤與藍牙信標的區別

本文討論了通常用於基於Bluetooth®的定位系統的兩個設備(信標和標籤)之間的主要區別。目的是強調即使標籤使用與其前身信標相似的硬件,但實際上它們在設備上卻大不相同。兩種不同類型的設備之間的固件,操作邏輯和用法存在很大差異。信標通常是靜止的,而標籤在運動。反過來,這會影響設備背後的設計原理。

標籤和信標都是定位系統中使用的藍牙設備的常用術語。儘管具有從原始信標派生的標籤的不同設備,但這些術語經常被混淆,從而導致人們對藍牙可以提供的功能產生誤解。本文的目的是通過比較兩種技術來澄清一些常見的誤解。
讓我們首先定義信標,該信標於2010年左右投放市場,通常被認爲是針對移動設備(例如電話,平板電腦和計算機)的基於藍牙的定位解決方案的促成技術。信標是相對簡單的藍牙設備,通常充當固定節點,有點像燈塔,安裝在固定的已知位置,以通過三個藍牙廣告渠道定期廣播信號(通常遵循Eddystone和/或iBeacon配置文件)(37, 38和39)。然後,接收這些信號的移動設備可以使用接收信號強度指示器(RSSI)測量來計算它們自己的相對位置。在某些情況下,信標還爲遠程遙測和配置提供面向連接的服務。
自信標引入以來,藍牙特殊利益組織(Bluetooth Special Interest Group)的成員公司(Bluetooth Special Interest Group)的成員一直在推進,遵循信標的原理並將其發展爲一種最新的技術。如今,基於藍牙測向的技術可以提供市場上一些最先進的實時定位系統(RTLS)和室內定位系統(IPS)。高精度,低延遲和魯棒性只是基於藍牙測向的系統可以實現的部分簽名功能。而且,它們具有成本效益且可擴展。
多年以來,市場上已經引入了各種帶有“標籤”名稱的設備,但是藍牙測向技術的引入正式確定了智能標籤設備(例如Quuppa標籤)的規範。在硬件級別上,這些標籤與其前身信標非常相似。但是,它們的操作邏輯和固件非常不同。標籤不僅是靜態廣播的信號,還可以是動態設備,可以根據其位置,運動狀態(靜態或移動)和其他配置的因素 (例如,遠程命令)移動並更改其操作行爲(即配置文件)。使用更新的藍牙方向查找方法有效跟蹤活動中項目的能力改變了資產跟蹤業務的遊戲規則。
信標和標籤之間的主要區別可以總結如下。
配置文件邏輯
通常將信標安裝到固定位置並根據定義的配置文件發送信號,而標籤則根據其運動狀態,位置或來自其的命令移動並動態更改(使用有限狀態機邏輯)其發送功率和速率。集中式系統。通過根據配置文件設置動態調整狀態的傳輸速率和功率,這種在狀態之間進行轉換的能力顯着延長了電池壽命,並減少了該區域的無線電擁塞,從而提高了系統容量和性能。
例:
標籤可以貼在工業工具上,並配置成在靜止時(例如,放在架子上)以0.1 Hz的頻率運動時(以平滑和連續的跟蹤)以2-3 Hz的頻率發射。在某些高級情況下,人工智能(AI)邏輯也可以集成到標籤中,以便它們可以自動檢測預定義的事件(例如,人跌倒的倒地情況)。
部署密度
儘管信標通常在整個環境中均勻分佈,但標籤會附着在運動中的項目上,並且可以在某些區域中以較高的濃度找到。例如,在工業設施中跟蹤貨物或工具時。藉助能夠根據需要在狀態之間進行切換的功能,Tags可以使成千上萬的設備在同一空間內傳輸藍牙信號而不會增加空中接口的負擔。
例:
在需要實時跟蹤30,000個單位(例如箱子,托盤,工具,機械,條形碼掃描儀,打印機)的工業環境中(例如倉庫設施)並不少見。如果所有這些設備同時處於活動狀態並以1 Hz廣播,則空中接口將變得非常擁塞。但是,更常見的是,只有其中一些項目同時處於運動狀態,因此,通過基於運動控制傳輸速率(運動2-3 Hz,靜態爲0.1 Hz),我們可以動態分配空中接口資源那些正在運動並且需要系統更積極地跟蹤的標籤。同樣,可以將附加到存儲物品上的標籤設置爲不頻繁發送,以減少空中接口的負荷。
構成因素
由於信標通常安裝在固定位置,因此其大小或形狀不受使用情況的嚴格限制(儘管較大的設備確實可以增加較大的電池容量)。但是,由於標籤是在環境中移動的動態設備,因此形狀因素(例如形狀,大小,重量和人體工程學)成爲必不可少的設計參數。
例:
諸如集成在ID徽章中的可穿戴標籤必須小巧,輕便且不引人注目。這些要求與將附加到設備上的堅固工業標籤的要求有很大不同。
顏色選擇
標籤和信標之間的使用差異也會影響設計階段的顏色選擇。信標是有效的基礎結構設備,旨在混入後臺,而標籤用於跟蹤正在移動的項目,並且在需要時易於發現(例如,如果需要將其刪除)。因此,標籤通常具有明亮的甚至熒光的顏色,以使其脫穎而出。
例:
通常,用於跟蹤生產線上物品的標籤會在生產線的開頭粘貼到對象上,並在物品準備好發貨後才移動。這意味着需要在適當的時機容易找到並清除它們。此外,航空業有異物損壞(FOD)政策,要求對周圍環境易於識別異物(例如標籤)。
機械安裝
標籤和信標的安裝要求差異很大。對於信標,附件是爲靜態使用而設計的(即一旦固定,信標將不會移動)。另一方面,標籤具有更多通用的附件要求。它們需要可安裝到各種各樣的移動物體上(例如,人員,設備,機械,托盤,盒裝)。它們需要牢固地固定,甚至可能被配置爲如果無意中將其發送出去,則可以發出警報,但是在需要時也可以輕鬆地將其移除。看到各種臨時安裝選項(例如,紮帶,膠水,膠帶,維可牢尼龍搭扣,磁鐵,螺栓或用於固定標籤的螺釘)甚至很常見。
例:
通常,用於跟蹤倉庫中物品的標籤會在物品到達設施時附上標籤,並在物品運出時將其刪除。標籤需要牢固地固定在物品上,並在整個倉庫中一直保持在原位,但是當物品準備好運輸時,很容易將其卸下。
板載傳感器
與信標不同,標籤可以攜帶多種傳感器,使其成爲跟蹤和遙感結合使用的最佳設備。通常會在設備中添加用於跟蹤參數(例如加速度,溫度,光線,溼度和壓力)的傳感器。另外,傳感器可以報告它們所附着的對象的運動狀態,例如,如果它們是靜態的,運動的或振動的。所有這些數據都可以通過定位器(也用作IoT網關)發送到軟件應用程序層。穿戴式標籤甚至 可以用於向佩戴它們的人提供實時反饋,或暴露該人的生命體徵信息。
例:
如果系統識別出前方可能存在危險,例如叉車可能與人相撞,則可穿戴式標籤可通過向攜帶標籤的人發送實時通知(例如嗡嗡聲,振動或光信號)來用於避免碰撞的用例。
無線電特性
標籤和信標的設計特徵也有所不同。信標專爲無線數據傳輸而設計,因此,數據的傳輸比數據在信標和電話之間的移動方式更爲重要(這類似於Wi-Fi用於互聯網連接的工作方式)。但是,標籤是爲定位而設計的,並且定位系統使用無線電信號的傳播特性來估計信號源。這意味着重要的是要最小化諸如豐富的散射,陰影和多徑傳播之類的現象,否則這些現象通常被認爲對無線數據傳輸有用。爲了確保獲得最佳效果,需要精心設計標籤的天線,以最大程度地提高標籤的可見度。
例:
標籤天線設計應根據輻射方向圖進行優化。爲此,天線應儘可能全向,以使深空區最小。由於這一要求,還建議使用PCB印刷天線代替陶瓷偶極子。在某些情況下,將標籤設計爲具有雙天線也可能很有用,以便交替發送發送的數據包以增加空間和極化分集。
製造屬性
與信標相比,標籤在其生命週期中承受的機械應力明顯更高。爲了承受磨損,所有東西都需要設計得堅固。焊接到電池附件,所有組件和PCB的焊錫需要經久耐用。
例:
標籤被安裝在移動物體上,這些物體會被頻繁使用,在某些情況下會加速甚至碰撞(例如叉車和冰球)。在製造過程中,相同的標籤會在整個生產線中反覆使用,這意味着它們需要在工業條件下持續擴展使用。
總而言之,值得注意的是,儘管兩者都是用於基於藍牙的定位解決方案和應用程序的設備,但Tag和Beacon卻有很大差異,因此不應混淆。信標本質上是設計用於安裝在固定位置的簡單無線電設備,並且通常在其整個生命週期內都是靜態運行的。另一方面,標籤被設計爲附加到移動的對象上,需要更高級別的魯棒性,對用例的自定義以及額外的固件邏輯以實現動態行爲。這些差異使Tag可以爲RTLS解決方案提供更好的跟蹤結果。

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