Nach zwei Jahren Marktentwicklung erreicht Bluetooth AoA zwei verschiedene Anwendungen: Indoor Positioning und Keyless Entry. Informieren Sie sich über die Indoor-Positionierung.
Es gibt vier Lösungen für die Indoor-Positionierung: UWB, W-lan , BLE Leuchtfeuer/ BLE AoA . Für den Genauigkeitsbereich beträgt UWB 0,1 m ~ 1 m; Wi-Fi und BLE Beacon ist 5 m ~ 20 m mit einem größeren Fehlerbereich. Als erstes kommerzielles BLE-AoA-Positionierungsdienstleistungsunternehmen kann Quuppa den Genauigkeitsbereich innerhalb von 0,1 m bis 1 m steuern (mit den Chips TI CC254x und Nordic nRF5281x).
Triangulation
3. AoA Messtheorie
Frequenz : Bluetooth arbeitet im ISM-Band (Industrial Scientific and Medical) von 2,40 GHzto 2,41 GHz mit einer Bandbreite von 2 MHz. Bluetooth ist in drei Broadcast-Kanäle 37, 38 und 39 unterteilt. In der Bluetooth v5.x Core-Spezifikation kann der Extended Broadcast des Bluetooth LE in jedem Kanal von 0 bis 39 gesendet werden, d. h. der Bluetooth v5.1 Beacon kann auf jedem Bluetooth-Kanal arbeiten. (Die Bluetooth-Frequenz ist im Betrieb inkonsistent, was sich auf die Bluetooth-Wellenlänge λ auswirkt.)
AoA-Berechnung : Angenommen, es wird ein Festfrequenz-Bluetooth-Beacon-Signal in einem offenen Bereich gesendet (ohne Berücksichtigung von Hindernissen und anderen 2,4-GHz-Signalstörungen in der Luft). Wenn sich die beiden Empfänger auf demselben Radius und am selben TX-Ende befinden, sollte zu einem bestimmten Zeitpunkt t die vom RX-Empfänger empfangene Phasendifferenz 0 sein. Wenn sich der Empfänger jedoch in einer Position mit einem inkonsistenten Radius befindet, zu einem bestimmten Zeit t gibt es einen Unterschied in der Phase des RX-Empfängers.
Wenn die obigen Diagramme nicht leicht zu verstehen sind, wechseln wir zu den folgenden Diagrammen, um den Schaltplan zu zeigen. Bei der Signalübertragung ist aufgrund unterschiedlicher Antennenpositionen die Phase des zu einem bestimmten Zeitpunkt t abgetasteten Signals unterschiedlich.
Anmerkung: Prinzipiell kann die Phasendifferenz mit zwei Antennen berechnet werden, und ein Mehrantennen-Array kann helfen, die Entstörungsleistung zu verbessern.
AoA-Messfehler
Nimmt man eine zweidimensionale Ebene als Beispiel, dann gibt es zwei Winkel von α. Und in realen dreidimensionalen Koordinaten gibt es eine Bahn eines Kreises mit einem Radius von α. Der AoA-Empfänger weiß nur, dass sich das Beacon-Signal auf der Flugbahn des Kreises befindet, kann jedoch nicht beurteilen, wo sie sich auf dem Kreis befinden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein orthogonales Antennenarray benötigt, um die Positionskoordinaten des Bakenpunkts zu bestätigen.
Antennen-Arrays können auf verschiedene Weise angeordnet werden. Eine Mission ist die Positionierung und die andere Mission besteht darin, die Anzahl der Empfängereinsätze zu minimieren. Die gebräuchlichen Antennen-Array-Bereitstellungen sind unten dargestellt.
Beispiel für Antennen-Array
Quuppa Empfänger-Antennen-Array
4. Bluetooth 5.1 AoA-Softwarebereitstellung
Entsprechende Vorgaben für das AoA-Protokoll im Logical Link Layer hat die SIG in der Bluetooth 5.1 Core Specification gemacht.
5. Herausforderungen beim AoA-Design
Signalreflexionsstörung
Schaltzeitkompensation
Winkelwertfehler
Es muss ein Fehler bei der Messung vorliegen und der Fehlerbereich beträgt normalerweise 3% ~ 5%. Es braucht einen Algorithmus, um den Fehler zu reduzieren.
6. AoA-Chip-Lieferant
Texas Instruments AoA
Silicon Labs AoA
Dialog AoA
Nordische AoA