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利用创新的Bluetooth®核心规范v5.1中的到达角(AoA)增强室内定位服务

Bluetooth® 核心规范v5.1是蓝牙技术发展的一个重大进步,尤其是其测向功能。这一功能提高了定位服务的精度,对室内导航和资产跟踪等应用至关重要。

蓝牙测向方法的多功能性,如无连接和面向连接的操作模式,使其能够适应更广泛的应用,并有望在未来几年在

测向系统由以下元素组成:

l 发送器(AoA标签)

l 接收器(AoA定位器)

l 角度和位置处理单元

蓝牙技术采用的测向技术涉及发射器发送恒定音频扩展 (CTE) 信号。然后,配备多个天线的接收器使用该信号来确定源的方向(图 4)。

当发射器发射信号时,它以光速在三维空间中从发射器向外传播。其路径描绘的是一个不断膨胀的球体。

为了简化计算到达角或出发角的思路,让我们只考虑二维,即在二维笛卡尔平面上。这种情况目前在资产跟踪应用中最为常见,因为与物体高度相对应的第三个坐标并不重要(图 6)。

以下是典型的工作流程(图8):

l 下变频:I/Q数据乘以载波频率或载波频率附近的复相量(正弦和余弦对)。此操作将信号向下移动到较低的中频(IF)。

l 低通滤波:下变频后,低通滤波器去除不需要的高频成分,只留下基带信号。

l 抽取:对滤波后的信号进行下采样,以降低数据速率,同时保留基本信息。

安森美的RSL15 AoA解决方案

安森美开发的RSL15 5.2微控制器可以通过AoA方法提供可靠的资产跟踪。该项目由两个独立的部分组成:

l 监听器:ble_Scanner_DF_定位板上运行的多个应用程序。

l 广播器:在标签板上运行的ble_Advertiser_DF应用程序。

监听器和广播器的无线核心是安森美的RSL15 5.2系统芯片。或者,基于相同安森美产品的更集成的解决方案是Murata的System in Package 2EG设备(图9)。

监听器项目负责接收广播标签发送的CTE信号,从中获得IQ样本。

这些样本被发送到PC或云上运行的应用程序,以计算监听器和广播器之间的角度。最后,将计算出的角度转换为笛卡尔坐标,并映射到二维或三维。

每个人都可以下载并使用安森美功率估算器工具来验证使用哪些通信参数和方案,并最大限度地延长电池寿命。这为预期的系统性能和限制提供了宝贵的理论参考(图11)。

天线包含用于天线选择的CHW1010 SP16T蓝牙AoA和AoD天线开关,以及用于射频和数字控制信号的

Unikie 的低功耗蓝牙定位引擎专为实时跟踪低功耗蓝牙标签而设计。生成的数据可以在边缘服务器或云端处理,确保灵活性和成本效益(图 14)。此外,该引擎的 API 有助于与企业系统无缝集成,支持复杂的数据建模。这使得人们能够更深入地了解物料流转、利用率和行为模式,标志着基于位置的服务和资产管理取得了显著进展。

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