Пеленгация - это практика определения направления передачи принятого сигнала.. Он поддерживает все в системе, от отслеживания дикой природы до авиации и морской навигации. Bluetooth добавил новую дополнительную спецификацию ядра пеленгации в свою последнюю версию Bluetooth. 5.1. Эта новая функция позволяет устройствам Bluetooth узнавать направление любого сигнала, передаваемого с другого устройства Bluetooth.. Он также способен и может радикально улучшить решения службы определения местоположения Bluetooth.. Функция пеленгации поддерживает два метода. Эти методы; Bluetooth AoA (угол прихода) и Bluetooth AoD (угол съезда).
В MOKOBlue, мы создаем и предоставляем несколько Bluetooth-маяки которые поддерживают новые функции поиска направлений Bluetooth с разнообразным дизайном для независимой разработки. Наша команда занимается разработкой и настройкой различных конструкций аппаратного и программного обеспечения в соответствии с потребностями клиентов..
Принцип работы угла въезда и угла съезда
Угол прибытия (AoA)
- Актив транслируется(Техас) его расположение к AoA локатор, например точка беспроводного доступа (AP), подключенный свет, или умный светильник
- Локатор измеряет Угол прихода сигнала
Угол съезда(AOD)
- Маяки передают информацию AoD, такие как координаты, через несколько антенн
- Мобильные устройства, включая смартфоны, получить маяки и рассчитать их местоположение
Рекомендации по проектированию Bluetooth AoA (Угол прибытия)
• Требуется только одна антенна. Он может быть маломощным и одновременно поддерживать другие функции BLE.
• Только 4 Икс 4 или же 3 Икс 3 переключатели и антенные лучи нужны локаторам
• Все показания угла обрабатываются Bluetooth AoA шлюзы. Они также определяют местоположение устройства, связываясь с системой управления активами в облаке.
Особенности проектирования Bluetooth AoD (Угол съезда)
• Только 4 Икс 4 или же 3 Икс 3 переключатели и антенные лучи нужны маякам
• Алгоритмы AoD должны поддерживаться такими устройствами, как смартфоны.
• Система службы определения местоположения должна знать координаты маяка.
Решения новой функции определения направления Bluetooth
Помимо позиционирования и ключевых приложений близости, функция пеленгации Bluetooth также имеет другие решения. Они включают;
Решения по поиску предметов
По опыту пользователя, решения по поиску предметов испытывают значительный удар. Когда продавцы смартфонов включают в свои телефоны функцию пеленгации Bluetooth AoA, Решения для поиска предметов могут контролировать данные направления. Это означает, что они не только смогут определить близость неуместного предмета, но они также будут знать его точное местоположение. Таким образом, функция пеленгации Bluetooth устраняет необходимость предположения при поиске потерянных предметов.
RTLS-решения
Решения RTLS могут реализовать функцию пеленгации для повышения точности Bluetooth AoA для определения местоположения до уровня сантиметра при развертывании в нужном окружении.. RTLS с функцией определения направления позволяет фабрике легко отслеживать положение и поток материалов с повышенной точностью.. более того, он также предупреждает сотрудников, когда они приближаются к опасным рабочим зонам.
Информационные решения PoI
Когда на смартфоны добавляется функция пеленгации Bluetooth AoA, информационные решения PoI в первую очередь выигрывают от этого. Например, различные экспонаты с соответствующими маяками в музее могут использовать информационное приложение PoI. Пользователи могут получить доступ к информационному приложению PoI со своих смартфонов и узнать все доступные экспонаты в комнате.. Приложение позволяет пользователю выбрать наиболее удобный экспонат, чтобы получить дополнительную информацию об этом конкретном экспонате.. Пользователи могут использовать поддержку пеленгации, чтобы получить больше информации о конкретном предмете, просто направив свои смартфоны на этот конкретный экспонат..
IPS-решения
Функция пеленгации также применяется в решениях IPS.. Например, в системах позиционирования, новая функция направления Bluetooth может использоваться для навигации болельщиков на большом стадионе прямо на их местах.. Решения IPS с функцией пеленгации требуют меньше радиомаяков для повышения точности.. Это повышает эффективность развертывания. более того, достигнутая точность обеспечивает дополнительную информацию и понимание взаимодействия потребителя и продукта..
блютуз 5.1 Теория реализации службы определения местоположения AoA
Краткое изложение технологии внутреннего позиционирования
Позиционирование в помещении имеет несколько решений. Они включают; UWB, Вай-фай, BLE-маяк, и BLE AoA. UWB имеет диапазон точности от 0,1 м до 1 м., в то время как маяки Wi-Fi и BLE имеют большую ошибку. Диапазон их точности составляет от 5 м до 20 м..
Анализ теории внутреннего позиционирования
Система внутреннего позиционирования рисует архитектурное моделирование реальной сцены., настраивает маршрутизатор приемника в помещении, и отмечает соответствующую позицию на карте моделирования. Все беспроводные сигналы передаются через смартфон или модуль маяка. После получения беспроводных сигналов, маршрутизатор приемника, установленный в фиксированной точке, аутентифицирует диапазон местоположения маяка.
После подтверждения диапазона его местоположения, различные антенны могут измерять угол прихода сигнала маяка. Это можно рассчитать, объединив точное положение маяка и триангуляционное позиционирование..
Триангуляция
Триангуляция относится к измерению положения маяка с использованием двух наборов данных AoA.. Одни данные AoA могут быть измерены с использованием двух наборов антенн.. С другой стороны, положение устройства может быть измерено с использованием двух наборов данных AoA.
Теория измерения
Частота
Диапазон ISM в устройствах Bluetooth начинается с 2.40 От ГГц до 2.41 ГГц. Bluetooth имеет 3 вещательные каналы, которые включают 37, 38, а также 39. В основных спецификациях Bluetooth v5.x, обширная широковещательная передача Bluetooth Low Energy может передаваться по любому каналу из 0 к 39. Таким образом, все маяки с версией Bluetooth 5.1 может эффективно работать на любом канале Bluetooth.
Фаза
Все беспроводные сигналы непрерывны в воздухе. В диапазоне частот, приемник RX меняет модуляцию и собирает сигнал с периодом волны 0 ~ 2π..
Расчет средней оценки
Представьте себе, что сигнал маяка BLE с фиксированной частотой передается в открытом пространстве.. RX получает нулевую разность фаз, когда приемники находятся на одном радиусе, а TX заканчивается в течение определенного времени.. тем не менее, фазовый приемник получен, когда приемник RX находится в положении с несовместимым радиусом, в определенное время.
Ошибка измерения угла обзора
Имеются два угла двумерной плоскости, но есть круговая траектория с радиусом α в реальных трехмерных координатах. Хотя приемник AoA знает сигнал маяка, когда он находится на траектории круга, он не может определить, находятся ли они на круге или нет. В течение этого времени, координатная точка расположения маяка подтверждается ортогональной антенной решеткой.
Антенные решетки устанавливаются за счет позиционирования и за счет уменьшения количества развернутых приемников.. Ниже приведена иллюстрация развертывания стандартных антенных решеток с комплектом разработки Bluetooth AOA..
Развертывание программного обеспечения AoA в Bluetooth 5.1
блютуз 5.1 разработан со спецификациями протокола AoA на уровне логической связи. Угол прибытия и угол отправления могут поддерживать режимы как вещания, так и соединения и работать на обычном физическом уровне 1M или 2M.. Ниже приведены требования к формату передачи данных.
• Пакет данных PDU имеет стандартизированные спецификации AoA/AoD.
• CTE — это расширение пакета данных AoA/AoD., и его период 16 мкс – 160 мкс.
• Модуляция сигнала 250 кГц доступен на несущей без проверки CRC и отбеливания.
• Приемник RX использует сигнал для определения разности фаз и выборки значения I/Q сигнала в определенное время..
Проблемы проектирования Bluetooth AoA
Отражение сигнала Помехи
Приемник RX в реальной сцене принимает свой сигнал отражения или сигнал других углов прихода и сигналы радиомаяка.. более того, Пакеты данных с расширением CTE передаются сигналом отражения, хотя сначала необходимо устранить шумовые сигналы..
Время переключения компенсации
Различные антенны TF управляются радиочастотным ядром.. Помимо времени передачи сигнала в эфире, время переключения РЧ должно всегда компенсироваться.
Ошибка значения угла
Требуется алгоритм для минимизации ошибки, поскольку измерения должны иметь ошибку. В основном, диапазон ошибок находится между 3% ~ 5%.
Советы по максимальному повышению точности Bluetooth AoA
Угол прихода Bluetooth (AoA) определяет азимут и угол места маяка, используя разность фаз сигнала, попадающего на различные антенны.. Физические аспекты и процесс передачи сигналов влияют на точность AoA.. Эта точность варьируется от нескольких сантиметров до примерно метра..
Некоторые из стратегий максимизации точности Bluetooth AoA:;
а) Всегда держите металлические предметы подальше от локаторов. Лучшей точности можно добиться, добавив рамку над локаторами.. Это сделано для того, чтобы рядом с локаторами не было металлических предметов..
б) Расположите локаторы с каждой стороны маяка. Очень важно, чтобы локаторы были равномерно распределены по всем сторонам маяка.. Плохая точность реализуется при большом угле между маяком и локатором.
c) Наилучшая точность достигается, когда маяк и локатор расположены близко друг к другу.. Всегда опускайте локаторы вниз с высоких потолков, чтобы получить лучшую точность.. Также, не опускайте локаторы слишком далеко, так как низкая точность может быть реализована, когда между локатором и маяком большой угол..
d) Среди Х, Д, и Z местоположения, наихудшая точность реализуется по оси Z, так как все локаторы часто располагаются на одинаковой высоте.
е) Лучшая точность достигается, когда между локатором и маяком существует линия прямой видимости.. Рассмотрите возможность размещения маяков поверх таких предметов, как грузы на поддонах, и локаторов на крыше или потолке, чтобы создать линию видимости между двумя объектами..
ж) Добавьте дополнительные локаторы в точное местоположение, чтобы создать больше углов местоположения. Эти углы местоположения можно использовать для расчета повышенной точности определения местоположения маяка..
грамм) Вы также можете фильтровать по времени, чтобы усреднить больше данных.. Это достижимо без нагрузки на механизм определения местоположения., хотя задержка увеличивается при получении обновлений местоположения.
час) Изменение точности зависит от ориентации маяка.. В контролируемых сценариях, вы можете расставить и зафиксировать ориентацию маяка для повышения точности в определенном направлении.
я) Крайне важно иметь точные измерения места и якоря - низкая точность достигается из-за неточных первоначальных измерений..
Преимущества технологий позиционирования Bluetooth AoA от MOKOBlue
• Они имеют среднюю точность между 0.1 к 0.5 метры
• Они повышают 5-метровую точность исходной малой точности Bluetooth почти на 10 раз
• У них высокая частота обновления
• Эти технологии поддерживают версию Bluetooth 5.1
• Они совместимы с различными метками Bluetooth, такими как маяки., смартфоны, часы, браслеты, и многие другие
• Они потребляют мало энергии
• Они имеют возможности вещания по нисходящему каналу и якоря IoT.
Особенности продукта MOKOBlue Beacons
1. СнК серии Nordic nRF52
2. Поддерживает версию Bluetooth 4.2
3. Совместимость с версией Bluetooth 5
4. Совместимость с Google Eddystone и Apple iBeacon.
5. Доступно для Arduino Bluetooth iOS
6. Имеет уникальные конфигурации SDK и APP
Некоторые из Bluetooth-маяков, доступных в MOKOBlue,;
а) Маяк с датчиком освещенности H6 — он собран с помощью ультразвуковой сварки и совместим со стандартной версией Bluetooth. 4.2. Кроме, он интегрирован с 3-осевым акселерометром и датчиками освещенности. Маяк с датчиком освещенности H6 идеально подходит для информационных решений POI..
б) W6 Bluetooth Wristband Beacon — этот браслет Bluetooth-маяк совместим со стандартной версией Bluetooth. 5.1. Он специально создан для таких случаев использования, как поиск предметов., управление потоком, так далее.
c) Маяк для шлема H7 — прочный маяк BLE с высоким уровнем водонепроницаемости IP67.. Маяк ударопрочный и устойчивый к высоким температурам. Следовательно, это эффективное приложение для решений RTLS, поскольку оно может работать в суровых условиях., такие как склады, фабрики, туннели, строительные площадки, и больше.
d) M1 Coin Beacon Tag — это небольшой и портативный аппаратный Bluetooth-маяк, который весит 5.4 граммы. более того, он оснащен дополнительным 3-осевым датчиком акселерометра, который позволяет ему анализировать поведение пользователя.. Метка-маяк для монет M1 — лучший выбор для решений IPS.
