Angle d’arrivée par rapport à la plage de phase

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Angle d’arrivée par rapport à la plage de phase


Alors que l’industrie de l’Internet des objets (IoT) continue de prospérer, de nombreuses entreprises ont commencé à se développer Systèmes de localisation en temps réel (RTLS) pour les cas d’utilisation commerciale. Il existe différents protocoles de communication qui peuvent être utilisés dans RTLS pour déterminer l’emplacement d’un actif étiqueté. Certaines technologies de protocole de communication plus récentes utilisées sont appelées Phase Ranging et Angle of Arrival (AoA). Dans cet article, nous explorerons les différences entre les deux technologies, ainsi que les avantages et les inconvénients de chacune, dans le cadre d’un RTLS.

Qu’est-ce que la technologie de télémétrie de phase ?

Plage de phase détermine l’emplacement approximatif d’une étiquette d’actif en envoyant des signaux aux balises à portée. Une fois qu’une balise reçoit un signal, elle renvoie une tonalité correspondante à l’étiquette d’origine, où le déphasage aller-retour est mesuré. En d’autres termes, il ne s’agit pas du temps nécessaire à ce signal pour aller et venir, mais plutôt des différentes phases de toutes les fréquences de retour.

Lorsque toutes les phases sont collectées, le système calcule la distance à partir de l’emplacement connu de cette balise. Une fois que le système a collecté l’emplacement connu à partir d’au moins quatre balises, idéalement > 6, il trilate l’emplacement de l’étiquette. Tout cela se passe en quelques millisecondes.

Qu’est-ce que la technologie d’angle d’arrivée (AoA) ?

La technologie AoA est utilisée en combinaison avec Bluetooth basse consommation (LE) et collecte les signaux en quadrature pour les rendre disponibles sur un code de couche application. Signaux en quadrature, ou échantillons IQ, constituent la base d’une modulation et d’une démodulation complexes de signaux radiofréquences, à la fois matérielles et logicielles, ainsi que dans l’analyse de signaux complexes. Ces mêmes caractéristiques permettent une gamme de phase multi-porteuses. Des entreprises, comme Quuppa, utilisent la solution AoA pour réaliser leurs protocoles de communication pour son système de localisation en temps réel.

Cela dit, AoA est très différent de Phase Ranging. Plutôt que de mesurer la distance entre la balise et la balise, AoA estime une ligne de relèvement. En d’autres termes, plusieurs balises (ou localisateurs) ont des rayons qui se croisent pour prédire l’emplacement d’une étiquette d’actif.

Explorer les différences

Maintenant que vous avez une compréhension générale de Phase Ranging et AoA, explorons les fonctionnalités clés, les avantages et les inconvénients de ces Protocoles de communication RTLS.

  1. La résolution varie en fonction de la distance

    Imaginez AoA comme un concept de rayons et de roues. Plus vous vous éloignez du centre, plus la distance entre les rayons est grande. De la même manière, plus une étiquette AoA est éloignée du localisateur, plus la résolution de localisation devient grossière. Cela impose plusieurs contraintes sur le placement du localisateur. Par exemple, ils ne peuvent pas être montés sur des plafonds trop hauts. En revanche, la résolution du système de télémétrie de phase est indépendante de la portée.

  1. Coûts de localisation

    Pour mesurer les signaux, le localisateur AoA nécessite un réseau d’antennes multi-éléments relativement grand et personnalisé. Le localisateur commute entre les éléments d’un réseau tout en recevant le signal pour mesurer les différences de phase entre eux. En raison de cette complexité matérielle, l’AoA a tendance à être plus cher que les systèmes de télémétrie de phase. Les balises de télémétrie de phase peuvent utiliser des antennes Omni de base (puce ou intégrées). La simplicité relative des composants Phase Ranging réduit les frais généraux pour l’utilisateur.

  2. Liaison Ethernet

    L’algorithme couramment utilisé pour calculer l’AoA est appelé MUSIQUE (Classification multi-signaux). Sur le plan informatique, il s’agit d’une procédure intensive. Il est impossible de calculer la MUSIQUE sur l’asset tag ou le localisateur. Cela nécessite que chaque localisateur transporte les échantillons pour traitement vers un « processeur de périphérie » ou le cloud. Compte tenu de la quantité de données, la meilleure façon de le faire est via des connexions Ethernet câblées. Cela augmente à la fois le coût du localisateur et la complexité de l’installation. Les balises Phase Ranging, quant à elles, calculent leur propre emplacement. Ils n’ont pas besoin d’une infrastructure de backhaul étendue. Grâce à l’utilisation d’un lien LPWAN (Low Power Wide Area Network) pour le backhaul, aucun câble n’est requis.

  3. Tolérance de trajets multiples

    Quiconque s’occupe du suivi des actifs en intérieur sait que les objets métalliques peuvent refléter des signaux. Une grande partie du travail effectué par Link Labs avec les systèmes de télémétrie de phase a consisté à minimiser l’impact de la réflexion. Dans ce cas, AoA n’est pas vraiment comparable. Puisque la télémétrie mesure le temps d’arrivée du signal, elle discrimine naturellement les trajets multiples. Dans un système basé sur l’angle, les trajets multiples sont plus difficiles à identifier. Bien que l’algorithme MUSIC puisse aider à discriminer les trajets multiples, il présente une faiblesse importante : l’algorithme suppose que tous les signaux reçus ne sont pas corrélés (en d’autres termes, le signal ne provient pas de la même source). Cependant, les réflexions par trajets multiples sont fortement corrélées car il s’agit de versions retardées du même signal. Cela nécessite l’utilisation d’informations supplémentaires, telles que la force du signal, pour calculer une distance approximative jusqu’à l’étiquette, mais les mesures de portée basées sur la force du signal sont notoirement inexactes, en particulier à des distances plus éloignées du localisateur.

  4. Précision

Les spécifications de précision doivent toujours être prises avec un grain de sel. Par exemple, voici un tracé de la fonction de distribution cumulative (CDF) d’un entrepôt utilisant un système de plage de phase actuel.

L’axe Y représente les centiles – par exemple 0,5 = 50 % – et l’axe X représente un paramètre – dans ce cas, la précision du système en mètres

Pour fournir des attentes réalistes, nous spécifions la précision au 90e centile (c’est-à-dire la précision qui a été atteinte 90 % du temps ; ce sont les statistiques spécifiées dans la légende de l’intrigue). Dans l’exemple, il fait environ 1,2 mètre. Cependant, si la spécification était dans le 50e centile, cela mettrait le système de télémétrie de phase à une précision d’environ 40 cm. À moins que les conditions de mesure ne soient entièrement spécifiées, les chiffres de précision simples ne signifient vraiment pas grand-chose. Après tout, en regardant le graphique ci-dessus, remarquez qu’un petit pourcentage du temps millimètre la précision a été atteinte. Les fournisseurs de systèmes moins scrupuleux peuvent choisir d’utiliser des nombres centiles inférieurs pour que leur système semble plus précis qu’il ne l’est en réalité.

Plage de phases via AirFinder OnSite XLE

Comprendre les différences entre Phase Ranging et AoA est essentiel lors de la prise de décision sur la solution de suivi des actifs à mettre en œuvre. Cela dit, Phase Ranging est généralement considéré comme la meilleure technologie globale. Chez Link Labs, notre AirFinder Onsite Xtreme Low Energy (XLE) utilise la technologie Phase Ranging pour fournir aux utilisateurs une précision sans compromettre la durée de vie et le coût de la batterie de l’étiquette. Pour plus d’informations sur XLE, réserver une démo aujourd’hui.