There are four solutions for indoor positioning: UWB, Wi-Fi, BLE beacon / BLE AoA. For the accuracy range, UWB is 0.1 m ~ 1 m; Wi-Fi and BLE beacon is 5 m ~ 20 m with a larger error range. As the first commercial BLE AoA positioning service company, Quuppa can control the accuracy range within 0.1 m ~ 1 m (with the TI CC254x and Nordic nRF5281x chips).

2. Analysis of Indoor Positioning Theory

Ne tür bir konumlandırma yöntemi olursa olsun, iç mekan konumlandırma sisteminin gerçek sahnenin mimari modellemesini çizmesi, alıcı yönlendiriciyi iç mekana yerleştirmesi ve modelleme haritasında karşılık gelen konumu işaretlemesi gerekir . Cep telefonu veya işaret modülü kablosuz sinyaller yayınlar . Sabit bir konuma yerleştirilen alıcı yönlendirici, kablosuz sinyalleri aldıktan sonra işaretin konum alanı aralığını doğrulayabilir.

İşaret sinyalinin varış açısı, konum alanı aralığı onaylandıktan sonra birden fazla anten tarafından ölçülebilir. Nirengi konumlandırma ile birleştirildiğinde, işaret ekipmanının doğru konumu hesaplanabilir.

nirengi

Üçgenleştirme, işaret cihazının konumunu iki grup AoA verisi aracılığıyla ölçmektir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, iki set anten bir AoA verisini ölçebilir ve iki AoA verisi A cihazının konumunu ölçebilir. Hem d hem de D bilinen parametrelerdir, θ1 ve θ2'yi nasıl elde edebiliriz.

3. AoA Ölçüm Teorisi

• Frekans : Bluetooth , 2 MHz bant genişliği ile 2,40 GHz ila 2,41 GHz arası ISM (Endüstriyel Bilimsel ve Tıbbi) bandında çalışır . Bluetooth, 37, 38 ve 39 olmak üzere üç yayın kanalına ayrılmıştır. Bluetooth v5.x çekirdek spesifikasyonunda, Bluetooth LE'nin genişletilmiş yayını, 0'dan 39'a kadar herhangi bir kanalda, yani Bluetooth v5.1 işaretçisinde yayınlanabilir. herhangi bir Bluetooth kanalında çalışabilir. (Çalışırken Bluetooth frekansı tutarsızdır, bu da Bluetooth dalga boyunu λ etkiler.)

• AoA hesaplaması : Açık bir alanda yayın yapan sabit frekanslı bir Bluetooth işaret sinyali olduğunu varsayarak (engelleri ve havadaki diğer 2,4 GHz sinyal girişimini göz ardı ederek). İki alıcı aynı yarıçapta ve aynı TX ucunda ise, belirli bir t anında, RX alıcısının aldığı faz farkı 0 olmalıdır. t süresinde, RX alıcısının fazında bir fark vardır.

Yukarıdaki şemaların anlaşılması kolay değilse, şemayı göstermek için aşağıdaki şemalara geçelim. Sinyal iletimi sürecinde, farklı anten konumları nedeniyle, belirli bir t zamanında örneklenen sinyalin fazı farklıdır.

İpuçları : Prensip olarak, faz farkı iki antenle hesaplanabilir ve çoklu anten dizisi, parazit önleme performansını iyileştirmeye yardımcı olabilir.

• AoA Ölçüm Hatası

2 boyutlu bir düzlemi örnek alırsak, iki α açısı olacaktır. Ve gerçek üç boyutlu koordinatlarda, yarıçapı α olan bir dairenin yörüngesi olacaktır. AoA alıcısı yalnızca işaret sinyalinin dairenin yörüngesinde olduğunu bilir, ancak dairenin neresinde olduklarını yargılayamaz. Şu anda, işaret noktasının konum koordinatlarını doğrulamak için ortogonal bir anten dizisine ihtiyaç vardır.

Anten dizileri çeşitli şekillerde düzenlenebilir. Görevlerden biri konumlandırmadır ve diğer görev, alıcı konuşlandırmalarının sayısını en aza indirmektir. Ortak anten dizisi dağıtımları aşağıda gösterilmiştir.

Anten Dizisi Örneği

• Quuppa Alıcı Anten Dizisi

4. Bluetooth 5.1 AoA Yazılım Dağıtımı

SIG, Bluetooth 5.1 çekirdek spesifikasyonundaki mantıksal bağlantı katmanında AoA protokolü için ilgili spesifikasyonları oluşturmuştur.

AoA / AoD, 1M veya 2M normal PHY altında çalışabilir (PHY kodlaması desteklenmez) ve yayın modunu ve bağlantı modunu destekleyebilir. Veri iletim formatı aşağıdaki gereksinimlere sahiptir: PDU veri paketinde AoA/AoD spesifikasyonu standartlaştırılmıştır. CTE, AoA / AoD veri paketinin genişletilmiş verisidir ve süresi 16 μs – 160 μs'dir. 250 kHz sinyal modülasyonu, beyazlatma ve CRC doğrulaması olmadan taşıyıcı dalga üzerindedir. Sinyal, alıcı RX tarafından t zamanında sinyal I/Q değerini örneklemek ve faz farkını hesaplamak için kullanılır.

5. AoA Tasarım Zorlukları

5.1 Sinyal Yansıma Girişimi

5.2 Anahtarlama Süresi Telafisi

5.3 Açı Değeri Hatası

Ölçümde bir hata olmalı ve hata aralığı genellikle %3 ~ %5'tir. Hatayı azaltmak için bir algoritmaya ihtiyaç duyar.

6. İlgili Bluetooth AoA Ürünleri

• Otomotiv RF-BM-4077B2 için BLE5.0 CC2640R2F-Q1 Modülü
• TI CC2640 Chip RF-BM-4077B1 ile Bluetooth 5.0 Düşük Enerji Modülleri
• Bluetooth 5.0 Düşük Enerji Modülü CC2640R2FRSM RF-BM-4044B5

7. AoA Çip Tedarikçisi

Texas Instruments AoA

Silikon Laboratuvarları AoA

İletişim AoA

İskandinav AoA