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[最新技术] 蓝牙定位系统中的可靠性

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发表于 2020-11-9 10:45:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

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定义可靠性
精度(精确的质量),一致性(始终以类似方式执行的质量)和鲁棒性(坚固且不太可能断裂或失效的质量).首先,我们以射箭为例来考虑这些词的更广泛定义,其中射手使用弓箭向目标射箭。在此示例中,准确性是弓箭手击中目标板中心的能力,而一致性是弓箭手重复此性能的能力,一次又一次击中目标板的相同区域。另一方面,健壮性是弓箭手在环境条件(例如阵风)变化或注意力分散(例如观众欢呼)的情况下完成上述两项操作的能力。
准确性,一致性和鲁棒性是可靠性讨论的关键,因为它们是形成可靠性的三个支柱。使用上面的射箭示例,即使条件和周围因素分散,可靠的弓箭手也能够以相同的方式击中目标。
精度能够以最小的延迟(例如,不到一秒的时间)为对象提供精确的位置(例如,厘米级精度)。
  • 一致性是指系统可以为同一静态标签连续计算出相似位置(在合理的目标区域内)的程度。换句话说,当重复计算时,系统将继续将标签放置在相同的位置吗?
  • 鲁棒性是即使在次优条件下(例如,金属环境或空中接口流量较高)和变化的环境(例如,移动重型机械,适应空间或拥挤区域),也能够继续提供准确且一致的结果的能力。
  • 同样,可靠性是这三者的结合。从定位的角度来看,可靠性是定位系统始终如一地提供准确定位结果的能力,而不受任何可能挑战系统坚固性的环境因素的影响。
不同蓝牙系统的可靠性
现在我们已经定义了可靠性一词这意味着即使在具有挑战性的条件下,该系统也可以继续交付预期的结果而不会失败,我们可以注意到,可靠系统的精确定义将取决于相关行业,技术和系统配置的类型。系统的关键交付物有效地确定了系统对于其目的是否可靠。当我们这样考虑时,很容易看出可靠性定义在不同用途的蓝牙系统之间也将有何不同,例如与蓝牙定位系统相比,蓝牙通信系统。当我们考虑到Bluetooth Direction Finding引入的最新进展时,这种差异变得更加明显(有关更多信息,请参见我们的文章Bluetooth Direction Finding:超越信标))。因此,让我们仔细研究一下可靠性对于蓝牙通信和定位系统的意义。
准确性
蓝牙最初是为通信系统而开发的,可以在设备之间有效地发送数据并有效地供电。例如,从手机到耳机的歌曲,或者从计算机到朋友的移动设备的文件。对于此类系统,精度定义为成功将数据从设备A传​​输到设备B的能力。只要成功接收到数据,数据如何在设备之间的空间中传输就没有关系。从应用程序的角度来看,这实际上意味着蓝牙通信层(链路层)必须能够满足服务质量要求,例如每秒比特数(bps)的通信速率,这一点很重要。
然而,此后,蓝牙技术也已被用于定位系统,在该系统中,精度的定义更为严格。在这种情况下,从对象可靠地接收数据通信(无线电分组)不足以确保可以准确地计算其位置。信号如何从A到达B的问题变得更加重要,因为它影响了整个系统的定位精度。所有定位系统都需要此信息,但要记住,不同的技术以不同的方式解决了无线电传播(例如多径)的挑战。例如,超宽带技术(UWB)利用时域/延迟域,而蓝牙测向技术则使用空间信息。由于此信息对于满足系统的精度要求非常重要,标签不是信标)。
一致性
当我们将注意力转向一致性时,我们注意到对于通信系统,能够提供一致性就是能够随着时间的推移将数据成功地连续地从设备A传​​输到设备B。再次取决于蓝牙通信层的质量。
与准确性一样,对于定位系统而言,一致性的挑战更为复杂。对于每次新的计算,定位引擎都会收到一系列新的信息,这些信息通常是独立且不相关的,它需要处理和过滤以获取相关的定位数据。这意味着为了提供一致的定位结果,系统必须足够智能,可以使用高级逻辑从接收到的数据的基线噪声中挑选出相关信息,并将相关数据组合成一致的最佳估计值。定位引擎算法,其逻辑和处理能力是确保定位系统一致性的关键。
所有一致的定位技术都围绕物理测量实现其处理逻辑,但是所使用的测量类型因实现而异。例如,UWB逻辑从宽带无线电信号中测量时间(或在某些实现中为延迟或时间差),从而有效地从噪声数据中提取距离测量估计值。对于蓝牙定位系统,蓝牙测向技术的引入打开了新的大门。通过测量信号的相位而不是接收信号强度指示器(RSSI),定位精度不再直接受到功率水平波动的影响。这意味着蓝牙测向可测量窄带无线电信号的角度(或空间方向),以从接收信号的相位中提取相关数据,而不像信标技术那样强大。总体而言,如果实施得当,UWB和Bluetooth Direction Find的性能将非常相似,最好是达到厘米级。两者都可以提供准确一致的结果。要记住的重要一点是,通过使用高级信号处理,可以从嘈杂的数据中获得一致的测量结果,而不管是在时域还是在空间域中进行测量。
坚固性
现在让我们看一下可靠性的第三个变量:鲁棒性。对于通信系统,健壮性是指设备A成功将数据传输到设备B的能力,而不受环境因素(例如,同一地区的用户数量,环境类型(例如室内,室外,开放或密闭))或设备在环境中(例如,放在口袋,包中或手中)。换句话说,这意味着健壮的通信系统可以在不考虑环境因素的情况下成功地在设备之间传输数据。
对于定位系统,即使在具有挑战性的环境中,鲁棒性也能够提供准确一致的定位结果。例如,在布局不断变化,物体动态地移动的地方,或者在物体影响无线电信号在空间中传播方式的地方,例如由金属制成的机械或由吸收性材料制成的元件。先前探讨的无线电传播现象的挑战还对系统的健壮性提出了额外的要求,给IT基础架构带来了额外的压力,需要仔细计划和设计以确保充分覆盖所有关注领域,从而应对任何环境挑战可以缓解。
可靠性
再一次,可靠性是这些因素的结合。从通信的角度来看,该系统需要能够始终成功地反复进行信息通信,而不受环境因素的影响,以确保可靠性。
从定位的角度来看,可靠性要求更为严格,要求系统能够在具有挑战性的动态环境中始终如一地提供准确的定位信息。所有元素(即标签,定位引擎算法和基础结构)必须协调运行,才能在地图上提供可靠的点。虽然基于UWB技术和蓝牙测向方法的定位系统可以提供相似水平的准确性和一致性,但后者也可以为鲁棒性提供显着优势,从而显着提高其可靠性。
(文章内容来源于:Quuppa,转载请注明)

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