UWB versus andere trackingtechnologieën in 2024

Het kiezen van de juiste indoor trackingtechnologie voor uw bedrijf is van fundamenteel belang voor succesvolle resultaten. Elke trackingtechnologie heeft zijn eigen voor- en nadelen. Deze blog vergelijkt De ultrabreedbandtechnologie (UWB) van Pozyx met andere trackingtechnologieën, zodat u de juiste keuze kunt maken voor uw bedrijf. Ultrabreedband is een uiterst nauwkeurige en kosteneffectieve locatieoplossing voor tracking binnenshuis.

‍

Houd er rekening mee dat we niet alle mogelijke trackingtechnologieën in dit overzicht hebben opgenomen. Enkele opmerkelijke andere technologieën zijn 5G-positionering, positionering van visueel licht of positionering met ultrageluid. Deze technologieën zijn achterwege gelaten omdat ze tot op heden nog steeds een niche zijn, ofwel omdat ze zich nog in de actieve onderzoeksfase bevinden, ofwel omdat de marktpenetratie erg laag is.

UWB versus GPS

GPS (of meer algemeen GNSS) is een bekende trackingtechnologie die dagelijks door miljoenen mensen wordt gebruikt. Standaard GPS kan in de meeste buitengebieden over de hele wereld een nauwkeurigheid van ongeveer 10 meter bieden. Het grootste nadeel is dat het niet binnenshuis werkt, of in zogenaamde stedelijke ravijnen (steden met hoge gebouwen). Voor het volgen van bedrijfsmiddelen hebben GPS-trackers altijd een communicatieverbinding nodig om de locatiefix op het apparaat naar bepaalde software voor het volgen van bedrijfsmiddelen te sturen. Connectiviteit wordt doorgaans geboden door het mobiele netwerk zoals 2G, 4G of 5G, of een draadloos netwerk met groot bereik, zoals LoRaWAN. Dit alles vereist een soort maandelijkse connectiviteitskosten. Tegenwoordig verbruiken GPS/GNSS-ontvangers nog steeds relatief veel energie, dus tenzij de GPS-tracker van stroom kan worden voorzien, is het aantal GPS-updates per dag beperkt tot enkele updates per dag of per uur.

Ultrabreedbandtechnologie daarentegen is gemaakt voor tracking binnenshuis en biedt niet dezelfde uitdagingen als GPS binnenshuis. Het heeft een nauwkeurigheid van 10-30 cm, vereist geen betaalde connectiviteit en kan meer dan 5 jaar meegaan op een enkele batterij met elke paar seconden updates. Het nadeel van UWB-tracking is dat er wel een infrastructuur op locatie moet worden geïnstalleerd.

UWB-locatiegegevens kunnen ook worden gecombineerd met GPS-locatiegegevens in de Pozyx-platform. Het platform is compatibel met GPS conform de omlox-standaard, en dus in staat om de ultrabreedbandsignalen van Pozyx te combineren met GPS-signalen. Op deze manier was het nog nooit zo eenvoudig om assets van binnen naar buiten te volgen en andersom met een naadloze overgang.

UWB versus RFID

RFID, of Radio Frequency Identification, maakt gebruik van radiogolven om draadloos informatie te verzenden of te ontvangen. Het systeem maakt gebruik van labels met unieke informatie die aan een persoon of object zijn bevestigd. Bij RFID is het belangrijk om onderscheid te maken tussen actieve en passieve RFID, omdat beide verschillend werken.

UWB versus passieve RFID

Bij passieve RFID moet de tag een gateway-lezer passeren voordat deze wordt gepositioneerd. Er is geen realtime positionering. Deze tags zijn goedkoop, zo laag als een cent, omdat ze geen eigen energiebron hebben en alleen worden geactiveerd wanneer ze een radiosignaal van de antenne ontvangen.

Een bekende alledaagse toepassing van RFID is NFC, een subset van RFID die op een hogere frequentie werkt. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt in de toegangsdeuren op metrostations, waar je je kaart moet scannen met een NFC-chip op de NFC-lezer om de deuren open te maken. Andere toepassingen zijn RFID-tags in kleding of andere retailproducten.

Als het gaat om het vinden van activa, is passieve RFID niet geschikt. Passieve RFID heeft niet alleen een foutmarge van 3%, maar als een activum verloren gaat, zou het meestal de gateway niet zijn gepasseerd, wat betekent dat het niet is geactiveerd en ook geen locatiegegevens heeft verzonden. De echte foutmarge wordt problematisch voor het traceren van activa met metaal, omdat dit de leesbaarheid van een RFID-tag aanzienlijk beïnvloedt. Met ultrabreedband verzenden de tags informatie met een hogere frequentie en worden ze in realtime gepositioneerd, zodat uw activa altijd zichtbaar zijn, in het hele gebouw.

In onze Casestudie van Bonduellewordt duidelijk dat ultrabreedband en passieve RFID naadloos kunnen samenwerken. Hoewel Bonduelle al RFID gebruikte om hun pallets bij te houden, raakten ze nog steeds kwijt en verloren ze talloze pallets per jaar. Door het Pozyx-systeem te installeren en de industriële tags aan hun heftrucks te bevestigen, wisten ze welke bedrijfsmiddelen op welke punten werden opgehaald en afgeleverd, wat resulteerde in een efficiëntiewinst van 3%.

UWB versus actieve RFID

In actieve RFID-systemen hebben de labels hun eigen stroombron waardoor het label continu gegevens kan verzenden, waardoor realtime positionering mogelijk is. Het is tot 3 meter (of 10 voet) nauwkeurig, terwijl ultrabreedbandtechnologie een nauwkeurigheid heeft van 10-30 cm (4-12 inch). Een enorm verschil. Bovendien heeft actieve RFID een uitvalpercentage tussen 5% en 20%. Gezien deze uitdagingen en de hogere kosten van actieve RFID, is ultrabreedband hier de betere optie, zowel qua prestaties als qua kosteneffectiviteit.

UWB versus BLE

Bluetooth is een veelgebruikte communicatietechnologie en wordt in het dagelijks leven gebruikt voor tal van draadloze apparaten. Koptelefoons, draadloze muizen, toetsenborden en luidsprekers maken allemaal gebruik van Bluetooth om verbinding te maken met onze smartphones en laptops.

Bluetooth Low Energy, of BLE, werd geïntroduceerd in 2010. Het maakt gebruik van dezelfde technologie als gewone Bluetooth, maar verbruikt, zoals de naam al doet vermoeden, aanzienlijk minder energie om met andere apparaten te communiceren. De meest voorkomende toepassingen zijn slimme apparaten, het volgen van activa en positionering binnenshuis.

BLE was oorspronkelijk niet ontworpen voor tracking binnenshuis en is meer een bijproduct van de technologie. Het werkt door de positie van de BLE-tag te berekenen op basis van de signaalsterkte die door meerdere bakens wordt ontvangen. Dit wordt RSSI (ontvangstsignaalsterkte-indicator) genoemd en is niet het meest efficiënte meetinstrument. Het heeft een nauwkeurigheid van ongeveer 5 meter en is slechts 90% van de tijd effectief, terwijl ultrabreedbandtechnologie een positionering kan bereiken met een nauwkeurigheid van 10 tot 30 cm. Dit komt omdat het ultrabreedbandsysteem de positie niet meet via de signaalsterkte, maar via Time of Flight (ToF). Het berekent de tijd die de radiogolf nodig heeft om tussen de tag en het anker te reizen. Het Pozyx-systeem berekent dit voor minstens drie ankers en positioneert de tag op het snijpunt van de drie afstanden, dit wordt trilateratie genoemd.

Wat de batterijduur van tags betreft, zijn BLE en UWB relatief vergelijkbaar, beide kunnen meerdere jaren meegaan op een enkele batterij, waarbij elke paar seconden locatie-updates worden verzonden. Wat de kosten betreft, kosten UWB-tags ongeveer het dubbele van de kosten van BLE-tags.

Vanaf 2019 ondersteunt de BLE 5.1-standaard ook de zogenaamde invalshoek, wat de positioneringsnauwkeurigheid verbetert tot minder dan 1 meter. Dit werkt echter niet met standaard BLE-tags en vereist een meer compacte en complexe infrastructuur die de hoek kan meten.

Op basis van de kosten en de vereiste nauwkeurigheid kunnen zowel BLE als UWB een goede optie zijn voor tracking binnenshuis. Over het algemeen wordt UWB beschouwd als de gouden standaard en wordt aanbevolen voor industriële omgevingen. Als alternatief is BLE in kantoor-, school- of ziekenhuisomgevingen vaak een geschikte technologie. Met het Pozyx RTLS, hoeft u niet te kiezen, de infrastructuur ondersteunt zowel BLE- als UWB-tags, zodat u de meest geschikte tag kunt kiezen op basis van de benodigde kosten en nauwkeurigheid.

‍

UWB versus tracking op basis van camera's

Positionering op basis van camera's is haalbaarder geworden door de opkomst van door AI aangedreven beeldverwerking. Hieronder worden twee verschillende benaderingen voor positionering beschreven. Beide hebben echter gemeen dat er nog steeds een zware verwerking nodig is, wat resulteert in een hoog stroomverbruik en het gebruik van (dure) verwerkingseenheden.

Camera-infrastructuur

In één benadering wordt een vaste camera-infrastructuur bestaande uit meerdere camera's in meerdere kamers gebruikt om mensen, voertuigen of andere activa in het zicht te volgen. Met een AI-model dat is getraind om deze objecten specifiek te detecteren, is het mogelijk om deze objecten in realtime te lokaliseren. Een uitdaging bij tracking op basis van camera's is de mogelijkheid om het getraceerde object te identificeren. Het is mogelijk om koeien, stallen of boxen te volgen die allemaal op elkaar lijken, maar het is heel moeilijk te zeggen welke waar is. Dit probleem is nog moeilijker wanneer objecten van de ene camera naar de andere worden verplaatst. Op de een of andere manier moet het camerasysteem het object identificeren en weten dat het hetzelfde is als het van het ene gebied naar het andere beweegt. In de praktijk kunnen deze systemen dit niet zonder fouten doen. Bovendien kunnen situaties met objecten die vervormd, (gedeeltelijk) verborgen of slecht verlicht zijn, leiden tot volgfouten of zelfs het onvermogen om het object zelfs maar helemaal niet te volgen.

Deze uitdagingen, samen met mogelijke privacyproblemen, maken cameratracking minder geschikt voor de meeste toepassingen voor het volgen van bedrijfsmiddelen. Als alternatief heeft UWB elk activum een unieke tracker met een unieke identificatiecode die het associatieprobleem oplost. De betrouwbaarheid van UWB-tracking is aanzienlijk beter dan die van een camerasysteem. Het nadeel is natuurlijk dat voor elk object dat je wilt volgen, een tracker nodig is.

Camera-trackers

In een andere benadering is de camera bevestigd aan het item dat moet worden gevolgd. Net zoals mensen hun ogen gebruiken om erachter te komen waar ze zijn, zo werkt dit systeem. Om het cameratraceringssysteem echter een beetje eenvoudiger te maken, worden meestal enkele visuele oriëntatiepunten aan de omgeving toegevoegd. Dit kunnen schilderijen op de vloer of het plafond zijn of QR-codestickers op vaste locaties.

Deze aanpak kan goede positioneringsresultaten opleveren met een nauwkeurigheid van 10 tot 30 cm. Vanwege de omvang en het vermogen is dit echter meestal beperkt tot voertuigen, robots en bepaalde VR-headsets. Ter vergelijking: een cameratracking systeem is aanzienlijk duurder dan een goedkope UWB-tag. Er is echter geen infrastructuur voor nodig. Bij ultrabreedbandtracking is een investering vooraf vereist om de UWB-infrastructuur zo in te stellen dat de tracking kan worden gestart. Met deze infrastructuur is de prijs per extra UWB-tag verwaarloosbaar. Bij tracking op basis van camera's zijn de initiële kosten daarentegen beperkt, maar de prijs zal aanzienlijk stijgen naarmate er meer objecten moeten worden gevolgd. Afhankelijk van het gebied dat moet worden bestreken, kan het omslagpunt zich al voordoen bij enkele activa die moeten worden bijgehouden, of bij enkele tientallen activa. Als u meer dan 50 activa wilt volgen, is UWB-positionering over het algemeen altijd kosteneffectiever.

UWB versus Wi-Fi-positioneringssystemen (WPS)

Wi-Fi is sinds de eerste release een van de belangrijkste communicatietechnologieën ter wereld geworden. Enkele jaren na de eerste release werd het een van de eerste technologieën die werd gebruikt voor plaatsing binnenshuis. Wi-Fi is vandaag de dag nog steeds een effectieve technologie voor positionering binnenshuis, maar de suboptimale nauwkeurigheid maakt UWB-tracking geschikter voor nauwkeurige lokalisatie.

Wi-Fi-positionering binnenshuis maakt gebruik van de bestaande infrastructuur of op maat geïnstalleerde sensoren. Beide hebben een typische nauwkeurigheid van 5-15 meter, in tegenstelling tot de 10-30 cm die kan worden bereikt met ultrabreedbandtechnologie.

Aanvankelijk werd WiFi-positionering voornamelijk gebruikt om WiFi-apparaten zoals laptops en smartphones in een gebouw 'grofweg' te volgen. De laatste tijd worden wifi-trackers op batterijen echter steeds populairder naarmate ze worden gebruikt in combinatie met GPS/GNSS. Deze trackers scannen naar WiFi-toegangspunten en sturen deze informatie terug naar de cloud (via 4G of 5G) waar een wereldwijde database met locaties van WiFi-toegangspunten wordt geraadpleegd. Deze databases worden verzameld door grote technologiebedrijven zoals Google, die deze gegevens via Google Maps crowdsourcen. De nauwkeurigheid hiervan is over het algemeen beperkt tot enkele tientallen meters, maar het heeft het voordeel dat het kan zorgen voor een ruwe lokalisatie binnenshuis als een terugval op GPS.

Voor de volledigheid kan worden opgemerkt dat WiFi al in 2016 functionaliteit heeft toegevoegd om een nauwkeurigere, op bereik gebaseerde positionering mogelijk te maken. Deze wijziging van de basis-WiFi-standaard (onder IEEE 802.11mc) zou een nauwkeurige positionering van 1-2 m mogelijk kunnen maken. Tot op heden is de acceptatiegraad van leveranciers van toegangspunten of apparaatfabrikanten echter nog steeds extreem beperkt, wat (nog) niet het geval is maak deze technologie levensvatbaar.

UWB versus LIDAR

LIDAR, of Light Detection And Ranging, werkt met een roterende laser om nauwkeurig het bereik en de hoek ten opzichte van obstakels te meten. De meest gebruikte toepassing is op zelfrijdende auto's. In een industriële omgeving wordt het ook gebruikt voor geautomatiseerde mobiele robots (AMR) die autonoom moeten navigeren zonder obstakels te raken. Vanwege zijn aard is LIDAR niet geschikt voor het volgen van activa zonder stroomvoorziening of het volgen van mensen.

LIDAR kan op zichzelf geen (absolute) positionering bieden, het kan eerder helpen om te begrijpen of er obstakels rond de sensor zijn. In bepaalde omstandigheden, wanneer een gedetailleerde kaart van de omgeving beschikbaar is, kan de locatie worden verkregen door bepaalde statische kenmerken of obstakels tussen de LIDAR-uitvoer en de kaart op elkaar af te stemmen. In scenario's met veel bewegende objecten, open ruimtes of ruimtes met zich herhalende patronen (zoals een magazijn met identieke gangpaden) is het niet mogelijk om met LIDAR alleen op deze manier te positioneren. Meestal wordt LIDAR gebruikt in combinatie met een andere locatietechnologie (zoals UWB) voor absolute positionering. Door de nauwkeurigheid van LIDAR is het dan mogelijk om de positionering tot op de millimeter nauwkeurig te verbeteren.

Conclusie

Hoewel er veel trackingtechnologieën voor binnenshuis zijn, is ultrabreedbandtechnologie in de meeste gevallen de beste methode voor nauwkeurige realtime positionering in industrie 4.0. In deze tabel zijn de eerder besproken punten samengevat.

In deze tabel geven de oranje cirkels aan dat voor wifi en GPS de locatie in realtime kan worden verkregen, maar meestal met een zeer lage updatesnelheid (enkele keren per uur of dag). De sterretjes voor de BLE-infrastructuur geven aan dat er in bepaalde scenario's (met WiFi-toegangspunten die BLE-positionering ondersteunen) geen extra infrastructuur nodig is. Dit is echter niet het geval voor de meeste toegangspunten.

Wilt u weten wat nauwkeurige positionering voor uw bedrijf kan betekenen? Plan een gesprek in met een van onze RTLS-experts, zij staan klaar om u te adviseren en te inspireren met onze use-cases.

Wat onze klanten zeggen