室内定位系统信标的供电方案
我们推荐为室内定位系统的信标配备 固定的外部电源.
对于 Super-Beacon，我们推荐使用普通的 AC转USB转换器 或USB充电器。
对于Industrial Super-Beacon：
- AC转+5V转换器 或充电器（新批次Industrial Super-Beacon）
- AC转+12V转换器或充电器（旧批次Industrial Super-Beacon）
注意！新款Super-Beacon采用+5V供电，而不是+12V。给新批次Super-Beacon（2022年及以后生产）接入+12V会将其烧毁。
我们的转换器和充电器支持~110V和~220V交流电，各地均可使用。 但请注意各地插头规格不同.
部分转换器带有插头；也有部分转换器输入端为裸线，用于接入仓库或工厂的电网。
使用外部电源，可以省去后顾之忧，把精力放在系统的其他方面。
我们强烈建议使用外部固定电源；如果无法实现固定供电，也有多种电池方案可选。在某些特殊应用中，太阳能电池板等更特别的方案也能派上用场。
在深入介绍各种供电方案之前，先说说需要注意什么，以及为什么。
室内定位系统信标供电的关键因素
调制解调器的供电不成问题
首先，这里不讨论调制解调器的供电。调制解调器几乎一直处于工作状态，通常不休眠，而且大多数情况下直接连接电脑。因此，为其供电一般不成问题：要么像Modem v5.1那样通过USB连接并由USB供电，要么通过~220V转+5V（旧批次为+12V）转换器直接取电，适用于 Super-Modem.
RTLS调制解调器的供电
固定信标（锚点）的位置是固定的，详见 安装布置手册.
乍一看，人们可能以为为固定信标供电不成问题，重点应放在移动信标上。于是常有这样的宣传：标签电池可用1年、3年甚至5年，如 UWB 或 BLE系统…
但实际上，大多数情况恰恰相反：
- 为固定信标供电本身就很昂贵：电缆、布线、施工、许可、各种限制
- 固定信标安装在墙壁高处或天花板上，进入这些区域安装信标、敷设电源线或更换耗尽的电池，往往需要特别许可。此类作业通常费用高昂或受到限制，也就是说成本更高
- 普通的~220V布线加转换器，往往是成本较低的方案。 PoE 可能成本高昂且大材小用，尤其是在不需要以太网的情况下。尽量选择无需为每个固定信标（锚点）铺设昂贵数据线的方案。请注意，大多数UWB系统的锚点确实需要PoE和以太网连接，而这正是总成本的主要部分。数据连接宜采用无线方式：无线连接+基本的固定供电是理想的组合
- 除非别无选择，否则不建议固定信标使用电池，因为电池总伴随着风险和局限：（1）一旦不小心忘了某些设置，电池可能几天就耗尽，而不是几周或几个月；（2）电池迟早要更换（很糟）或充电（好得多），但无论如何都意味着可能的中断和额外工作；（3）您不得不在电池续航、电池成本与更新率、作用距离等之间权衡，牺牲部分性能。
相比之下，移动信标通常由机器人、无人机或叉车的电气系统供电，或者经常充电（每天、每周）。因为与固定信标不同，它们很容易拿到，而且人们早已习惯给自己的设备充电：手机、相机、播放器、灯具等，所以并不怎么抗拒。
因此，必须非常清楚地认识到：为 移动信标（标签）供电通常不成问题。但为 固定信标供电则可能成为问题 ，原因在于布线成本或布线限制，或者所需电池的尺寸和成本，以及随之而来的电池更换/处置和充电费用。
室内定位信标如何耗电
与大多数现代电子设备一样，Marvelmind信标大部分时间处于休眠状态：只在极短的时间内唤醒、完成工作，随即再次休眠以节省能量。
信标按占空比工作，功耗极不均匀：活动阶段有几毫秒相对较大的电流，随后是几十到几百毫秒、电流几乎为零的休眠阶段。两种模式的电流消耗相差1000:1甚至更多。
典型的功耗过程：
- 唤醒并进入低功耗模式，等待调制解调器通过无线电发出的触发信号
- 接收调制解调器发出的无线电信号——“时间复位”（time reset）
- 根据工作模式发射或接收超声波
- 处理数据
- 将结果数据发送给调制解调器，以及连接到信标的外部用户设备
- 进入休眠，直到下一个周期开始
结论：
- 笼统地谈“平均功耗”并不准确，只能谈“在指定位置更新率和其他设置下的平均功耗”
- 电池续航主要取决于位置更新率，二者近似呈线性关系：1Hz时的续航几乎是10Hz时的10倍
位置更新率与电池续航
如上所述，信标大部分时间处于非活动状态。因此，可以计算出单次位置更新所需的能量。知道了这一能量和电池容量，就能估算出电池耗尽前可提供的位置更新次数。
例如：
- 电池容量为1Ah
- 信标每次更新消耗1mAs（0.001mA*1/3600h）
- 电池大约可提供：1Ah/1mAs=3 600 000次位置更新
- 例如，可以按1Hz或8Hz的更新率来使用这些更新次数
- 位置更新率为1Hz时，可用3.6e6/(1*60*60*24)=41天
- 位置更新率为8Hz时，可用3.6e6/(8*60*60*24)=5.1天
可见，差别非常大。
实际上差别没有这么大，因为休眠模式下也有电流，毕竟不为零。因此，如果休眠时间延长，休眠电流在总功耗中的占比会明显上升。若要电池续航1年，休眠电流的消耗可能超过活动电流的消耗。
室内定位信标的推荐供电方案
固定信标（锚点）的供电
外部固定电源是可靠、推荐的选择。
- 支持110V和220V交流电
- 这是一款常见的+5V USB转换器。其他类似的USB转换器，甚至输出0.5-1A或以上的USB充电器，也都完全可用
- 适用于信标/调制解调器固定安装、且容易获得交流电源的各种应用
- 通常成本较低，也是我们推荐的方案
- 支持： Super-Beacon, Mini-TX, Mini-RX、Beacon-UWB、 手表, 头盔, 夹克, Cap, Modem v5.1，以及它们的户外版本
- 支持~110V和~220V交流电
- 这是一款专用的IP67转换器，适用于 工业级信标 和 Super-Modem
- 适用于工业级信标或Super-Modem固定安装、且容易获得交流电源的各种应用
- 通常成本较低，也是我们推荐的方案
- 支持所有类型的工业级信标：Super-Beacon、 Industrial-RX。支持Super-Modem
机器人、无人机和叉车上移动信标的供电
外部供电的特殊方案：拆除电池、更换USB接口、通过4×4引脚供电。
对于移动信标，外部DC-DC电源转换器是可靠、推荐的选择：
- 直流输入电压可达+48V
- 输出接口为4针IP67连接器，匹配 Industrial Super-Beacons, Industrial-RX, Super-Modem
- 适用于信标/调制解调器随载体移动（例如安装在机器人、无人机或叉车上）、且可从移动载体获得直流电源的各种应用
- 通常成本较低，也是我们推荐的方案
很多情况下都有外部USB电源可用。只需将micro-USB接头接到信标上，即可同时获得供电和双向数据流，例如与Raspberry Pi或Nvidia Jetson连接。
对于 工业级信标 或调制解调器，也可以采用类似做法，前提是移动车辆/无人机/机器人的车载电源能提供外部+5V（旧批次为+6V…+15V）。
室内定位信标的电池供电
内置电池
大多数Marvelmind设备内置锂聚合物电池，通常为3.6V单节电芯。例如：
- Super-Beacon：900-1000mAh，3.6V
- Mini-RX（Helmet、Jacket、Cap）：500-700mAh，3.6V
- Mini-TX：250mAh，3.6V
部分设备还配有附加的外置电池。例如，Headlight配有两节容量更大的外置锂聚合物电芯，可使内置电池的容量提高到3-5倍，具体取决于所用的外置电芯。
机器人等其他设备则配有大容量内置电池：Boxie可达96Wh且可扩展，Robot v100为740Wh且可扩展。这些电池为机器人的电机、电子设备和车载信标供电。
工业级信标为何不设内置电池
工业级信标特意不配内置电池：
- 这类信标按设计可在-40 °C至+60 °C的扩展温度范围内工作（按设计指标，未经测试，不作保证）。但普通锂聚合物电池在0 °C以下无法充电，否则可能造成不可逆的损坏。此外，当温度降至-20 °C至-40 °C时，电池内的电量至少下降到原来的1/2-1/3，容量大打折扣
- 锂聚合物电池固然不错，但它是系统中可靠性较差的部件之一，即使是优质电池也可能鼓包或出现其他意外问题。这对工业级信标来说尤其不可接受
室内定位跟踪信标的外置电池方案
适用于Super-Beacon的USB移动电源
USB移动电源（充电宝）是延长Super-Beacon或其他USB供电信标续航的简单直接的方法。但请注意以下几点：
- 大多数USB移动电源过于“智能”：当信标充满电、不再需要供电时，就会切断输出。要重新启动，必须把移动电源拔下再插上，或者按下电源键——如果信标装在离地很高的地方，这根本做不到。 详见视频（YouTube）
- 移动电源的标称容量常常具有误导性。例如，醒目标注的10,000mAh，可能是内部3.6V锂聚合物电池的容量，而不是+5V输出端的容量。因此，总能量并非10*5 = 50 Wh，而是10*3.6 = 36 Wh。请务必留意
- 许多移动电源虚标容量：标称15,000mAh，实际容量可能只有5,000mAh
- 按照“测量并外推”法，续航的延长倍数大致等于移动电源容量/内置电池容量。因此，一块充满电的10,000mAh移动电源，可使信标的工作时间延长约10倍：在8Hz和Super-Beacon默认设置下，从3天延长到1个月。如果启用省电功能并将更新率设为0.5Hz，同一块移动电源可以用上一年。但这时就要看移动电源本身的自放电情况了，而它们的自放电时间往往要短得多
工业级信标的IP67外置电池
外置 Battery-3.7V-15Ah-IP67 是工业级信标和Super-Beacon简便的电池供电方案。在默认设置和8Hz更新率下，其工作时间约为内置电池的15倍（取决于工作模式和子地图大小）。如果调整设置、降低更新率，必要时可使用一年。
定制大容量锂聚合物电池
如果确实需要电池供电，我们可以提供定制的外置锂聚合物电池，容量、电压和尺寸几乎不受限制。需要1年续航？没问题！5年？同样没问题。
可选方案:
- 3.6V、43Ah锂聚合物电芯 ——用于Super-Beacon时续航可达1-2年
- 也可按需提供容量更小或更大、形状或实现方式不同的类似方案
室内定位信标的电池续航估算
用数学方法计算电池续航
用数学方法计算预期电池续航虽然可行，但相当困难，原因在于：
- 变量多，且不断变化
- 实际功耗的不确定性很高，因为它由一系列脉冲组成，脉冲的电流和持续时间都无法精确知道
- 很可能遗漏某些最终起主导作用的因素：电池漏电流、未记录的浪涌电流、不同温度对电流消耗和实际电池容量的影响等
此外，纯数学计算的不确定性太大，最终仍需在实践中通过测量来验证结果。
功耗测量
可以测量一个周期内每个环节的电流消耗并进行积分。这样做可行，但难度大，而且结果仍不太可靠，原因在于：
- 在同一周期内同时测量1,000 mA和0.1 μA并不容易，某些情况下每个脉冲短至1毫秒甚至更短
- 温度不同、工作模式多样，不确定性很高
- 测量设备本身可能改变实际功耗
测量并外推法
实践中更可靠的做法是：测量实际电池续航，再结合其中的物理规律进行外推：
- 所得的只是给定设置下的一个估算点；其他设置和工作模式需要另行计算
- 例如，如果信标使用1Ah内置电池工作了三天（72小时），那么可以相当有把握地确认：使用10Ah电池时，它能工作30天
- 如果信标在8Hz下工作了三天，那么在1Hz下的预期续航略少于24天。（请注意，这还取决于省电功能。有时为了提高稳定性或精度会关闭省电功能，这种情况下，把更新率从8Hz降到1Hz可能只带来很小的差别）
影响室内定位系统电池续航的其他因素
影响电池续航的因素有好几个。其中影响最大的位置更新率，前面已经讨论过。此外还有：
- 子地图大小。距离越大，系统监听超声波的时间就越长，需要处理的数据也越多，因此每个周期的耗电时间更长。在某些情况下（30米的大子地图、尽可能高的更新率），信标根本不会休眠
- 无线电配置。波特率不同（38 kbps与500 kbps），无线电开启的时间和耗能也不同：速率越低，无线电开启的时间越长，耗能越多。从作用距离和抗干扰能力来看，应选38kbps无线电配置；但从电池续航来看，应选500kbps无线电配置
- 工作模式。发射超声波的信标会产生极短（1毫秒）但很强的电流峰值，随后在整个周期中长时间休眠。接收超声波的信标没有大功耗峰值，但必须监听超声波并进行数字处理，所需时间（100毫秒）比发射超声波的信标长得多。因此，其整个周期的总功耗甚至可能更大
- 温度。信标可在低至-20 °C的环境下工作，但请记住，在信标温度回升到0 °C以上之前不要充电。负温度会使电池容量下降到原来的1/2至1/3，某些情况下甚至更低
面向高级用户的特殊供电方案
通过4×4引脚为Super-Beacon供电
- 4×4引脚中的电池引脚主要用于由内置电池为外部设备供电。不过，只要理解其原理并满足下列各项要求，也可以反过来给信标供电
- 该引脚直接连接内置3.7V锂聚合物电池。也就是说，不能直接给该引脚接+5V，否则会损坏电池，并可能引发锂聚合物电池起火等严重后果
- 可以在该引脚上接入 3.7V锂聚合物电池充电器 ，或者连接 外置锂聚合物电池 。连接时，两块电池的电压必须大致相同。例如，内置电池3.6V、外置电池3.7V是可以的；但内置3.2V、外置4.2V就不行，因为这会对内置电池造成冲击，可能导致其快速老化、充电时过热等问题。
- 也可以完全断开内置电池：小心地拆焊，或逐根剪断导线，确保不产生短路。这样就没有内置电池了，但可以由能提供1A以上峰值电流的外部电源供电，电压为3.7-5.5V
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