基于室內(nèi)定位技術的Beacon設備低功耗實測探究
室內(nèi)定位技術飛速發(fā)展,市場定位需求逐步成型,基于Beacon的室內(nèi)定位技術已逐漸成熟,應用在室內(nèi)位置服務也愈加廣泛。
據(jù)Market&Markets的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,室內(nèi)定位的全球市場將以42.0%的年復合成長率增長,市場規(guī)模預計從2017年的71.1億美元增長到2022年的409.9億美元。特別是以蘋果為代表的手機企業(yè)將高精度定位系統(tǒng)引入手機生態(tài)系統(tǒng)后,原本TO B 的商業(yè)模式將快速過渡到TO C的市場,這必將引起新一輪市場的快速增長。
其中亞太市場將扮演重要角色,驅動全球市場發(fā)展,特別是得益于中國、印度以及東南亞國家的快速增長。2018年,中國室內(nèi)定位的市場規(guī)模為35億元,同比增長了47.7%,年復合增長率為39.3%?;跀?shù)據(jù)進行業(yè)務的拓展已成為最流行的商業(yè)模式,尤其是規(guī)模效應的積累,也讓定位方案的成本逐漸下降,特別是基于Beacon技術的定位方案成本優(yōu)勢更加突出,這也讓室內(nèi)定位產(chǎn)業(yè)迎來的春天。
Beacon定位精度為2 ~ 3 m,可以基本滿足工廠訪客的定位軌跡追蹤,商場消費者的室內(nèi)導航,貴重物品防丟報警的應用需求。此類Beacon設備往往對電池使用壽命有著很高的要求,接下來,讓我們來看看Beacon設備如何達到很長的電池使用壽命。
基于藍牙通信的Beacon設備,擁有超低功耗,低成本優(yōu)勢。為達到更好的定位精度,則需要大量部署B(yǎng)eacon設備。市面上大多都采用的CR2032電池,體積小,電池成本低,但是容量僅為240 mAh,使用中如需頻繁更換電池,將會帶來很大的工作量。因此電池使用壽命是衡量Beacon設備性能的決定性因素。
那么如何具體計算一個Beacon設備的電池使用壽命呢?在真實使用場景下,電池壽命會受放電電流、溫度、濕度、自放電等諸多參數(shù)的影響,理論上說實際電池容量最多只有標稱容量的80%。結合電池放電曲線,Beacon產(chǎn)品的理論電池壽命可以通過電池標稱容量除以廣播時的平均電流,再乘以0.8來計算。按照實際情況,此時得出的理論值可能因為電池廠家的不同也會有些許差距,可以依據(jù)具體情況乘以相關的損耗比例來進行電池壽命的預估。
下面舉例說明計算過程:采用CR2032小容量電池,240 mAh容量,去掉20%容量損耗,剩余容量在190 mAh左右。將廣播間隔設置為1000 ms,功率設置為0 dBm,此時信馳達Beacon產(chǎn)品RF-B-AR1的平均電流為6.8 μA。根據(jù)上述計算方法得出電池的使用壽命可達2年。在相同的廣播間隔和發(fā)射功率的條件下,其他廠商的設備使用壽命約為1年。而采用CR2477大容量電池1000mAh,同理計算可得,信馳達beacon產(chǎn)品續(xù)航可達10年,其他廠商為3年。
同時優(yōu)秀的天線設計可以使得Beacon設備覆蓋范圍更廣,信馳達RF-B-AR1在0 dbm功率覆蓋的范圍,其他廠商可能要4 dBm才能達到,功耗將會增加一倍,電池壽命也會打折,甚至一半。
Beacon的低功耗特性能夠在使用小容量電池的情況下保持優(yōu)秀的續(xù)航能力。如何直觀感受這種低功耗特性?我們選用信馳達科技的Beacon產(chǎn)品RF-B-AR1,設置不同的廣播間隔,在不同廣播模式下對功耗進行實測。
下面是功耗測試儀的實測結果:
從功耗測試中可以看到,RF-B-AR1的休眠功耗低于3 μA,功耗非常低。其余處于工作狀態(tài)下的功耗也保持在μA級,整體功耗表現(xiàn)很出色。
發(fā)射功率為0 dBm,廣播間隔為500 ms時,平均電流均在11 μA。對比其他廠商在同樣的測試條件下,高達40 μA以上的平均電流,AR1的功耗優(yōu)勢可以說是非常明顯。
不同廠商的Beacon設備,功耗有優(yōu)劣,體現(xiàn)在使用壽命上差別將會非常明顯。除此以外,Beacon廣播間隔和發(fā)射功率設置參數(shù)不同,功耗也會變化。例如廣播間隔設置為100 ms和1 s,發(fā)射功率為0 dBm和4 dBm,功耗可能就會差幾個量級。
市面上很多廠商宣稱產(chǎn)品壽命可到3年,甚至5年,對于CR2032這種紐扣電池來說,真的可以達到這么長嗎?使用壽命絕不是簡單的電池容量除以平均功耗這樣計算的。紐扣電池在放電時,電壓低于限定電壓后將基本不再釋放電流,更不用提Beacon模塊正常工作需要一定電壓,電池本身會自放電。信馳達科技的AR1按照(0 dBm,1000 ms)的工作模式,平均電流為6.8 μA,結合電池放電曲線實測,使用壽命可達2年。即使是大量部署B(yǎng)eacon設備,如此優(yōu)秀的續(xù)航能力可以保證很長時間無需更換電池。下面是信馳達和其他廠商Beacon設備的電池壽命對比:
Beacon設備通過設置UUID等關鍵參數(shù),實現(xiàn)不同的應用場景功能。市面上的Beacon配置軟件質量大多參差不齊,使用體驗很差,能夠配置的參數(shù)非常少。為了優(yōu)化Beacon設備配置軟件的使用體驗,配置更加豐富的Beacon參數(shù)。信馳達科技集合行業(yè)優(yōu)秀的研發(fā)力量,自主研發(fā)推出Beacon配置App—Beaconsetting,實現(xiàn)Beacon / Eddystone數(shù)據(jù)格式參數(shù)高效快捷的配置,快速推動客戶室內(nèi)位置服務的應用落地。
Beacon設置App包含以下功能:
1.設備基本信息管理:查看周圍Beacon設備的名稱,信號強度,UUID等關鍵廣播信息。
2.設備參數(shù)設置管理:進行自定義參數(shù)設置。
3.設備數(shù)據(jù)格式切換:可設置Beacon,Eddystone格式數(shù)據(jù)參數(shù)。
4.設備連接及廣播設置:支持設置可連接模式和不可連接模式,訪問密碼設置。
5.智能篩選設備:根據(jù)名稱,MAC地址進行智能篩選。
Beacon應用案例在市場上已遍地開花,網(wǎng)上可以搜到各種有關Beacon的技術信息。無論國內(nèi)還是國外,Beacon技術旺盛的應用需求已經(jīng)吸引越來越多的廠商投入研發(fā)。信馳達科技作為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)內(nèi)領軍企業(yè)更是起到了先行者的作用,旗下推出的Beacon成品RF-B-AR1,操作簡單,配套工具齊全,可視化配置參數(shù),極低的使用門檻助力客戶縮短項目搭建周期,幫助客戶產(chǎn)品快速落地,在國內(nèi)已有很多Beacon應用場景案例。目前,國內(nèi)Beacon應用越發(fā)趨于完善,整體室內(nèi)定位產(chǎn)業(yè)鏈初具規(guī)模。憑借著低功耗,低成本的Beacon產(chǎn)品優(yōu)勢,信馳達科技在室內(nèi)定位應用的廣闊前景已經(jīng)打開。