方向探知とは、受信信号の送信方向を知ることです。. システム内のすべてをサポートします, 野生生物の追跡から航空および航海まで. Bluetoothは、最新のBluetoothに新しいオプションの方向探知コア仕様を追加しました 5.1. この新機能により、Bluetoothデバイスは別のBluetoothデバイスからブロードキャストされた信号の方向を知ることができます. また、Bluetoothロケーションサービスソリューションを根本的に強化することもできます。. 方向探知の機能は2つの技術をサポートしています. これらのテクニックは; BluetoothAoA (到着角度) およびBluetoothAoD (出発角度).
MOKOBlueにて, 複数を作成して提供します Bluetoothビーコン 独立した開発のための多様な設計を備えた新しいBluetooth方向検索機能をサポートします. 私たちのチームは、お客様のニーズに応じてさまざまなハードウェアおよびソフトウェアの設計を開発およびカスタマイズすることに専念しています.
到着角度と出発角度の動作原理
到着角度 (AoA)
- アセットブロードキャスト(TX) その場所への AoA ロケータ, ワイヤレスアクセスポイントなど (AP), 接続されたライト, またはスマートランプ
- ロケータは、信号の到達角度を測定します
出発角度(AOD)
- ビーコンはAoD情報を送信します, 座標など, 複数のアンテナを介して
- モバイルデバイス, スマートフォンを含む, ビーコンを受信し、その位置を計算します
BluetoothAoAの設計上の考慮事項 (到着角度)
•必要なアンテナは1つだけです. 低電力である可能性があり、同時にBLEの他の機能をサポートします
• それだけ 4 NS 4 また 3 NS 3 ロケーターにはスイッチとアンテナ光線が必要です
•すべての角度の読み取り値はBluetoothAoAによって処理されます ゲートウェイ. また、クラウド内の資産管理システムと通信して、デバイスの場所を特定します。
BluetoothAoDの設計に関する考慮事項 (出発角度)
• それだけ 4 NS 4 また 3 NS 3 ビーコンにはスイッチとアンテナ光線が必要です
•AoDアルゴリズムは、スマートフォンなどのデバイスでサポートされている必要があります
•位置情報サービスシステムは、ビーコンの座標に精通している必要があります
新しいBluetooth方向探知機能のソリューション
ポジショニングとキー近接アプリケーションに加えて, Bluetooth 方向探知機能には他のソリューションもあります. それらは含まれています;
アイテム検索ソリューション
ユーザーエクスペリエンスにおいて, アイテム検索ソリューションはかなりの隆起を経験します. スマートフォンの販売者がBluetoothAoA方向探知機能を携帯電話に組み込んだ場合, アイテム検索ソリューションは、方向データを制御できます. これは、置き忘れたアイテムの近さを判断できるだけでなく、, しかし、彼らはその正確な場所も知っています. したがって, Bluetooth 方向探知機能により、紛失したアイテムを検索する際に必要な仮定が不要になります.
RTLSソリューション
RTLSソリューションは、方向探知機能を実装して、適切な環境に配置された場合に、位置のBluetoothAoA精度をセンチメートルレベルまで向上させることができます。. 方向探知機能を備えたRTLSにより、工場は材料の位置と流れをより正確に追跡することができます。. さらに, また、危険な作業ゾーンに近づくたびに従業員に警告します.
PoI情報ソリューション
BluetoothAoA方向探知機能がスマートフォンに追加されたとき, PoI情報ソリューションは主にこれから恩恵を受けます. 例えば, 博物館内のビーコンが関連付けられたさまざまな展示では、PoI情報アプリケーションを使用できます. ユーザーは、スマートフォンから PoI 情報アプリケーションにアクセスして、室内で利用可能なすべての展示物を知ることができます. このアプリケーションを使用すると、ユーザーは最も機会の多い展示を選択して、その特定の展示に関する追加情報を受け取ることができます。. スマートフォンを特定の展示物に向けるだけで、特定のアイテムに関するより多くの情報を取得する方向探知サポートを使用できます。.
IPSソリューション
方向探知機能はIPSソリューションにも適用されます. 例えば, 測位システム, 新しいBluetooth方向機能を使用して、座席のすぐ上の大きなスタジアムでファンをナビゲートできます。. 方向探知機能を備えたIPSソリューションでは、精度を高めるために必要なロケータービーコンが少なくて済みます。. これにより、展開に追加の効果がもたらされます. さらに, 達成された精度は、増分情報と消費者と製品の相互作用の理解を提供します.
ブルートゥース 5.1 AoA位置情報サービス実現理論
屋内測位技術の概要
屋内測位にはいくつかの解決策があります. それらは含まれています; UWB, Wi-Fi, BLEビーコン, およびBLEAoA. UWBの精度範囲は0.1mから1mです。, Wi-FiとBLEビーコンには大きなエラーがあります. それらの精度範囲は5mから20mの間です.
室内測位理論分析
屋内測位システムは、実際のシーンの建築モデリングを描画します, 屋内にレシーバールーターを設置する, モデリングマップ上の一致する位置をマークします. すべての無線信号は、スマートフォンまたはビーコンモジュールを介して送信されます. 無線信号を受信した後, 固定小数点に設置されたレシーバールーターは、ビーコンの位置領域範囲を認証します.
その位置範囲を確認した後, さまざまなアンテナでビーコンの信号到達角度を測定できます. これは、ビーコンの正確な位置と三角測量の位置を組み合わせることで計算できます.
三角測量
三角測量とは、2つのAoAデータセットを使用してビーコンの位置を測定することです。. 2セットのアンテナを使用して1つのAoAデータを測定できます. 一方で, デバイスの位置は、2セットのAoAデータを使用して測定できます.
測定理論
周波数
BluetoothデバイスのISMバンドは 2.40 GHzから 2.41 GHz. Bluetoothには 3 を含む放送チャンネル 37, 38, と 39. Bluetoothv5.xのコア仕様, 広範なBluetoothLowEnergyブロードキャストは、 0 に 39. したがって, Bluetoothバージョンのすべてのビーコン 5.1 任意のBluetoothチャネルで効果的に機能できます.
段階
すべての無線信号は空中で連続しています. 周波数の範囲で, RXレシーバーは変調を反転し、0〜2πの波周期の信号を収集します.
AoA計算
固定周波数のBLEビーコン信号がオープンスペースで送信されているときを想像してみてください. 受信機が同じ半径にあり、特定の時間にTXが終了すると、RXはヌルの位相差を受け取ります. それでもないし, RXレシーバーが互換性のない半径の位置にある場合、位相レシーバーが取得されます, 特定の時間の間に.
AoA測定エラー
2次元平面には2つの角度があります, しかし、実際の3次元座標には半径αの円軌道があります. AoA 受信機は、ビーコンが円の軌道上にあるときにビーコンの信号を認識していますが、, 彼らが円の上にいるかどうかを判断することはできません. この間, ビーコンの座標位置ポイントは、直交アンテナアレイによって確認されます.
アンテナアレイは、ポジショニングと展開される受信機の数を減らすことによって設定されます. 以下は、BluetoothAOA開発キットを使用した標準アンテナアレイの展開の図です。.
BluetoothでのAoAソフトウェアの展開 5.1
ブルートゥース 5.1 論理リンク層のAoAプロトコル仕様で開発されています. 到着角度と出発角度は、ブロードキャストモードと接続モードの両方をサポートし、1Mまたは2Mの通常のPHYで動作します。. データ送信フォーマットの要件は次のとおりです
•PDUデータパケットは標準化されたAoA/AoD仕様を備えています
•CTEは、AoA/AoDデータパケット拡張です。, そしてその期間は 16 μs– 160 μs.
•の信号変調 250 kHzは、CRC検証とホワイトニングなしで搬送波で利用可能です.
•RXレシーバーは、信号を使用して位相差を計算し、特定の時間に信号I/Q値をサンプリングします.
BluetoothAoA設計の課題
信号反射干渉
実際のシーンの受信機RXは、その反射信号または他の到着角度とビーコン信号の反射信号を受信します. さらに, CTE拡張データパケットは反射信号によって運ばれますが、ノイズ信号は最初に除去する必要があります.
補償スイッチング時間
さまざまな TF アンテナが RF コアによって制御されます. 空中での信号伝送時間は別として, RFのスイッチング時間は常に補正する必要があります.
角度値エラー
測定には誤差がなければならないため、誤差を最小限に抑えるためのアルゴリズムが必要です. 多くの場合, エラー範囲は 3% 〜 5%.
BluetoothAoAの精度を最大化するためのヒント
Bluetoothの到着角度 (AoA) さまざまなアンテナに当たる信号の位相差を使用して、ビーコンの方位角と仰角を計算します. 物理的側面と信号を送信するプロセスは、AoAの精度に影響を与えます. この精度は、数センチメートルから約1メートルまでさまざまです。.
BluetoothAoAの精度を最大化するための戦略のいくつかは次のとおりです。;
NS) 金属製の物体は常にロケーターから遠ざけてください. ロケーターの上にボクシングを追加することで、より高い精度を実現できます. これは、ロケータの近くに金属製の物体を近づけないようにするために行われます.
NS) ビーコンのすべての側にロケーターを配置します. ロケーターをビーコンのすべての側面に等間隔に配置することが不可欠です. ビーコンとロケーターの間に大きな角度があると、精度が低下します。.
NS) ビーコンとロケーターが近接して配置されている場合に最高の精度が得られます. より良い精度を得るために、常に高い天井でロケーターを落とします. また, ロケーターとビーコンの間に大きな角度があると精度が低下する可能性があるため、ロケーターを落としすぎないように注意してください。.
NS) Xの中で, Y, およびZの場所, すべてのロケーターが同じ高さに配置されることが多いため、Z軸で最悪の精度が実現されます.
e) ロケーターとビーコンの間に見通し線が存在する場合、より高い精度が達成されます. パレットの積荷や屋根や天井のロケーターなどのアイテムの上にビーコンを配置して、2つの間に視線を作成することを検討してください.
NS) 正確な位置にロケーターを追加して、より多くの位置角度を作成します. これらの位置角度を使用して、ビーコンの位置の精度を向上させることができます。.
NS) 時間の経過とともにフィルタリングして、より多くのデータを平均化することもできます. これは、ロケーションエンジンにストレスをかけることなく達成できます, ただし、場所の更新を受信すると遅延が増加します.
NS) 精度の変動は、ビーコンの方向に依存します. 制御されたシナリオで, 特定の方向の精度を高めるために、ビーコンの方向を調整および固定することを検討できます。.
NS) 正確なサイトとアンカーの測定が不可欠です。初期測定が不正確であるため、精度が低くなります。.
MOKOBlueのBluetoothAoAポジショニングテクノロジーの利点
•平均精度は 0.1 に 0.5 メートル
•初期のBluetooth低精度の5メートルの精度をほぼ向上させます 10 時間
•リフレッシュレートが高い
• これらのテクノロジーは Bluetooth バージョンをサポートしています 5.1
•ビーコンなどのさまざまなBluetoothタグと互換性があります, スマートフォン, 時計, ブレスレット, と他の多く
•消費電力が少ない
•ダウンリンクブロードキャストとIoTアンカーの機能を備えています
MOKOBlueビーコン製品の特徴
1. 北欧のnRF52シリーズSoC
2. Bluetoothバージョンをサポート 4.2
3. Bluetoothバージョンと互換性があります 5
4. GoogleEddystoneおよびAppleiBeaconと互換性があります
5. ArduinoBluetoothiOSで利用可能
6. 独自のSDKおよびAPP構成を備えています
MOKOBlueで利用可能なBluetoothビーコンの一部は次のとおりです。;
NS) H6光センサービーコン–超音波溶接構造で組み立てられ、標準のBluetoothバージョンと互換性があります 4.2. そのほか, 3軸加速度計と光センサーと統合されています. H6光センサービーコンはPOI情報ソリューションに最も理想的です.
NS) W6 Bluetoothリストバンドビーコン–このBluetoothリストバンドビーコンは標準のBluetoothバージョンと互換性があります 5.1. アイテム検索ソリューションなどのユースケース向けに特別に構築されています, フロー管理, NS.
NS) H7ヘルメットビーコン–IP67の高い防水レベルを備えた耐久性のあるBLEビーコンです。. ビーコンは耐衝撃性と高温耐性があります. したがって、, 過酷な環境でも機能するため、RTLSソリューションに効果的なアプリケーションです。, 倉庫など, 工場, トンネル, 建設現場, もっと.
NS) M1コインビーコンタグ–軽量でポータブルなBluetoothビーコンタグハードウェアです。 5.4 グラム. さらに, オプションの3軸加速度センサーが組み込まれており、ユーザーの行動を分析できます。. M1コインビーコンタグはIPSソリューションに最適です.
