L'UWB par rapport aux autres technologies de suivi en 2024

Pour obtenir de bons résultats, il est essentiel de choisir la technologie de suivi en intérieur adaptée à votre entreprise. Chaque technologie de suivi a ses avantages et ses inconvénients. Ce blog compare La technologie à bande ultra-large (UWB) de Pozyx à d'autres technologies de suivi, afin que vous puissiez faire le bon choix pour votre entreprise. L'ultra-large bande est une solution de localisation ultraprécise et rentable pour le suivi en intérieur.

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Veuillez noter que nous n'avons pas inclus toutes les technologies de suivi possibles dans cet aperçu. Parmi les autres technologies notables, citons Positionnement 5G, positionnement de la lumière visuelle ou positionnement par ultrasons. Ces technologies sont omises car elles restent une niche à ce jour, soit parce qu'elles sont encore en phase de recherche active, soit parce que leur taux de pénétration du marché est très faible.

UWB contre GPS

Le GPS (ou plus généralement le GNSS) est une technologie de suivi bien connue qui est utilisée quotidiennement par des millions de personnes. Le GPS standard peut offrir une précision de positionnement d'environ 10 m dans la plupart des régions extérieures du monde. Son inconvénient le plus important est qu'il ne fonctionne pas en intérieur, ni dans les canyons dits urbains (villes avec de hauts bâtiments). Pour le suivi des actifs, les traceurs GPS nécessitent toujours un lien de communication pour envoyer la localisation sur l'appareil à certains logiciels de suivi des actifs. La connectivité est généralement fournie par le réseau cellulaire comme la 2G, la 4G ou la 5G, ou par un réseau sans fil longue portée comme LoRaWAN. Tout cela nécessite une sorte de frais de connectivité mensuels. Aujourd'hui, les récepteurs GPS/GNSS sont encore relativement gourmands en énergie. Par conséquent, à moins que le traceur GPS ne puisse être alimenté, le nombre de mises à jour GPS par jour est limité à quelques mises à jour par jour ou par heure.

La technologie à bande ultra-large, quant à elle, est conçue pour le suivi en intérieur et ne présente pas les mêmes défis que le GPS en intérieur. Il offre une précision de 10 à 30 cm, ne nécessite pas de connectivité payante et peut durer plus de 5 ans avec une seule batterie avec des mises à jour toutes les quelques secondes. L'inconvénient du suivi UWB est qu'il nécessite l'installation d'une infrastructure sur site.

Les données de localisation UWB peuvent également être combinées avec les données de localisation GPS dans Plateforme Pozyx. La plateforme est compatible avec le GPS et est conforme à norme omlox, et donc capable de combiner les signaux à bande ultra-large Pozyx avec les signaux GPS. Ainsi, le suivi des actifs de l'intérieur vers l'extérieur et vice versa avec une transition fluide n'a jamais été aussi simple.

UWB contre RFID

La RFID, ou identification par radiofréquence, utilise les ondes radio pour envoyer ou recevoir des informations sans fil. Le système utilise des étiquettes contenant des informations uniques qui sont attachées à une personne ou à un objet. Avec la RFID, il est important de distinguer la RFID active de la RFID passive, car les deux fonctionnent différemment.

UWB contre RFID passive

Avec la RFID passive, l'étiquette doit passer devant un lecteur de passerelle avant d'être positionnée. Il n'y a pas de positionnement en temps réel. Ces étiquettes sont bon marché, à peine quelques centimes, car elles ne disposent pas de leur propre source d'énergie et ne s'activent que lorsqu'elles reçoivent un signal radio de l'antenne.

Une application quotidienne bien connue de la RFID est la NFC, un sous-ensemble de la RFID qui fonctionne à une fréquence plus élevée. Il est utilisé par exemple dans les portes d'accès des stations de métro, où vous devez scanner votre carte à l'aide d'une puce NFC sur le lecteur NFC pour ouvrir les portes. D'autres utilisations sont les étiquettes RFID dans les vêtements ou autres produits de vente au détail.

Lorsqu'il s'agit de trouver des actifs, la RFID passive n'est pas adaptée. Non seulement la RFID passive a une marge d'erreur de 3 %, mais en cas de perte d'un actif, il n'aurait généralement pas franchi la passerelle, ce qui signifie qu'il ne s'est pas activé et n'a pas envoyé d'informations de localisation. La marge d'erreur devient vraiment problématique pour le suivi des actifs contenant du métal, car cela a un impact significatif sur la lisibilité d'une étiquette RFID. Grâce à l'ultra-large bande, les balises transmettent des informations à une fréquence plus élevée et sont positionnées en temps réel, ce qui rend vos actifs visibles à tout moment, dans l'ensemble du bâtiment.

Dans notre Étude de cas Bonduelle, il apparaît clairement que la RFID à bande ultra-large et la RFID passive peuvent fonctionner ensemble de manière fluide. Bien que Bonduelle ait déjà utilisé la RFID pour suivre ses palettes, elle a tout de même égaré et perdu d'innombrables palettes par an. En installant le système Pozyx et en attachant les étiquettes industrielles à leurs chariots élévateurs, ils savaient quels actifs étaient ramassés et déposés à quels moments, ce qui s'est traduit par un gain d'efficacité de 3 %.

UWB contre RFID active

Dans les systèmes RFID actifs, les étiquettes disposent de leur propre source d'alimentation, ce qui leur permet de transmettre des données en continu, ce qui permet un positionnement en temps réel. Il atteint une précision de 3 mètres (ou 10 pieds), tandis que la technologie à bande ultra-large a une précision de 10 à 30 cm (4 à 12 pouces). C'est une énorme différence. De plus, la RFID active présente un taux d'échec compris entre 5 % et 20 %. Compte tenu de ces défis et du coût plus élevé de la RFID active, l'ultra-large bande est la meilleure option, à la fois en termes de performances et de rentabilité.

UWB versus BLE

Bluetooth is a highly adopted communication technology and is used in everyday life for numerous wireless devices. Headphones, wireless mouses, keyboards, and speakers all use Bluetooth to connect to our smartphones and laptops.

Bluetooth Low Energy, or BLE, was introduced in 2010. It uses the same technology as regular Bluetooth but, as the name suggests, uses significantly less energy to communicate with other devices. Its most common uses reside in smart devices, asset tracking, and indoor positioning.

BLE was not initially designed for indoor tracking and is more of a by-product of the technology. It works by calculating the position of the BLE tag through the signal strength received by multiple beacons. This is called RSSI (receive signal strength indicator) and is not the most efficient measurement tool. BLE tracking has an accuracy of around 5 meters and is only 90% of the time effective, whereas ultra-wideband technology can reach a positioning of 10 to 30 cm accuracy. This is because the ultra-wideband system does not measure the position through signal strength but through Time of Flight (ToF). It calculates the time it takes for the radio wave to travel between the tag and the anchor. The Pozyx system calculates this for at least three anchors and positions the tag at the intersection of the three distances, this is called trilateration.

In terms of battery life of tags, BLE and UWB are relatively comparable, both able to last several years on a single battery sending out location updates every few seconds. In terms of cost, UWB tags are around double the cost of BLE tags.

As of 2019, the BLE 5.1 standard also supports so-called angle-of-arrival which improves the positioning accuracy to sub 1 meter. This, however, does not work with standard BLE tags and requires more dense and complex infrastructure able to measure the angle.

Based on the cost and the required accuracy both BLE and UWB can be a good option for indoor tracking. In general, UWB is considered the golden standard and is recommended for industrial environments. Alternatively, in office, school or hospital environments BLE is often a suitable technology. With the Pozyx RTLS, you don't have to choose, the infrastructure can support both BLE and UWB tags, allowing you to pick the most suitable tag based on the the cost and accuracy need.

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UWB versus camera-based tracking

Camera-based positioning has become more viable due to the rise of AI-powered image processing. Two distinct approaches for positioning are described below. However, both have in common that it still requires heavy processing resulting in high power consumption and the use of (expensive) processing units.

Camera infrastructure

In one approach, a fixed camera infrastructure consisting of multiple cameras in multiple rooms is used to track people, vehicles or other assets within view. With an AI model that is trained to specifically detect these objects it is possible to locate these objects in real-time. One challenge with camera-based tracking is the ability to identify the tracked object. Tracking cows, racks, or boxes that all look alike is possible, but it’s very hard to say which one is where. This issue is even more challenging when objects are moving from one camera to the next. Somehow the camera system must identify the object and know it’s the same moving from one area to the next. In practice these systems cannot do this without error. Furthermore, situations with objects that are deformed, (partially) hidden or badly illuminated can result in tracking errors or even the inability to even track the object at all.

These challenges, together with potential privacy concerns make camera tracking less suitable for most asset tracking applications. Alternatively, with UWB, each asset has a unique tracker with a unique identifier which resolves the association problem. The reliability of UWB tracking is significantly better than a camera based system. The disadvantage is of course that each object you want to track, requires a tracker.

Cameras trackers

In another approach the camera is attached to the asset that needs to be tracked. Similarly to how people use their eyes to find out where they are, so does this system work. However, to make it a little bit easier for the camera tracking system, some visual landmarks are typically added to the environment. This could be paintings on the floor or ceiling or QR-code stickers on fixed locations.

This approach can provide good positioning results with accuracies of 10 to 30cm. However, due to the size and power constraint of this, it is mostly limited to vehicles, robots and certain VR-headsets. In comparison, a camera tracking system is significantly more expensive than a cheap UWB tag. However, it does not require any infrastructure. With ultra-wideband tracking, an upfront investment is required for setting up the UWB infrastructure to start tracking. With this infrastructure in place, the price per additional UWB tag is negligible. In contrast, with camera based tracking, the upfront cost is limited, but the price will go up significantly with a higher number of objects to track. Depending on the area that needs to be covered, the tipping point can already happen at a few assets to track, or several tens of assets. Generally, if you want to track more than 50+ assets, UWB positioning will always be more cost-effective.

UWB versus Wi-Fi Positioning Systems (WPS)

Wi-Fi has, since its first release, become one of the most important communication technologies in the world. A few years after its first release, it became one of the first technologies used for indoor positioning. Wi-Fi is still an effective technology for indoor positioning today, but its suboptimal accuracy makes UWB tracking more suited for precise localization.

Wi-Fi indoor positioning either uses the existing infrastructure or custom-installed sensors. Both have a typical accuracy of 5-15 meters, as opposed to the 10-30 cm that can be achieved with ultra-wideband technology.

Initially, WiFi positioning was primarily used to ‘roughly’ track WiFi devices such as laptops and smartphones in a building. Recently, however, battery-powered wifi trackers are becoming increasingly popular as they are being used in combination with GPS/GNSS. These trackers scan for WiFi access points, send this information back to the cloud (over 4G or 5G) where a global database of WiFi access point locations is consulted. These databases are collected by big tech companies like Google which crowdsource this data through Google Maps. The accuracy of this is generally limited to several tens of meters, however, it has the advantage that it can provide rough indoor localization as a fallback to GPS.

For completeness, it can be noted that WiFi added functionality back in 2016 to allow for more accuracy range-based positioning. This amendment to the base WiFi standard (under IEEE 802.11mc) could allow for 1-2m accurate positioning. However, to date, the adoption rate of access point vendors or device manufacturers is still extremely limited which does not (yet?) make this technology viable.

UWB versus LIDAR

LIDAR, or Light Detection And Ranging, works with a rotating laser to accurately measure the range and angle to obstacles. Its most used application is on self-driving cars. In an industrial environment it is also used for automated mobile robots (AMR) that need to navigate autonomously without hitting obstacles. Due to its nature, LIDAR is not suitable for non-powered asset tracking or people tracking.

LIDAR by itself cannot provide (absolute) positioning, rather, it can help to understand if there are obstacles around the sensor. In certain circumstances, when a detailed map of the environment is available, the location can be obtained by matching certain static features or obstacles between the LIDAR  output and the map. In scenarios with lots of moving objects, open spaces or spaces with repeating patterns (like a warehouse with identical aisles) it is not possible to position with LIDAR in this way alone. Typically, LIDAR is used in combination with some other location technology (such as UWB) for absolute positioning. Because of the accuracy of LIDAR, it is then possible to improve positioning to millimeter precision.

Conclusion

While there are many indoor tracking technologies, ultra-wideband technology is in most cases the go-to method for accurate real-time positioning in industry 4.0. In this table, the previously discussed points are summarized.

In this table, the orange circles indicate that for WiFi and GPS the location can be obtained real-time, but typically with a very low update rate (few times per hour or day). The asterisks for BLE infrastructure indicates that in certain scenarios (with WiFi access points that support BLE positioning), there is no need for additional infrastructure. However, this is not the case for most access points.

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