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蓝牙技术|蓝牙AoA/AoD的发展与前景


蓝牙作为定位技术使用并不陌生,早在蓝牙 4.0 版本,就已经支持了定位功能,不过在蓝牙 4.X 版本中,定位原理是基于信号强度(RSSI),并且需要提前采集指纹库才能实现。

由于蓝牙使用的是 2.4G 免费频段,信号干扰多,并且项目环境也比较复杂,导致蓝牙 RSSI 定位技术在实际应用中的精度,以及稳定性等方面表现一般。不过,在七八年前,苹果基于 iphone 发布的 iBeacon 方案,让蓝牙室内定位产业火了一把,虽然回头来看,蓝牙室内定位产业并没有达到预想中的规模与速度,但是经过多年的培育与摸索,行业内形成了较为成熟商业模式,也躺过了一些坑,并且催生了一批以室内定位为核心业务的玩家。

基于早期玩家的经验,室内定位行业需要精度与性能更高的技术成为了迫切的需求,除了 UWB 之外,蓝牙技术的演进也是一个主要的技术方向。

2019 年初,蓝牙技术联盟正式发布了蓝牙 5.1 版本,这个版本最大的亮点就是引入了“寻向”功能,并将蓝牙技术的定位精度提升到了亚米级,释放了更多的应用场景。根据定位终端上行与下行模式的不同,蓝牙高精度定位可以分为两种技术原理,分别是:到达角度法(AoA)和出发角度法(AoD)。

AoA 是利用单一天线发射寻向信号,而接收终端内置天线阵列,当信号通过时,会因阵列天线接收的距离不同而产生相位差,进而计算出信号的方向。

AoD 则正好相反,由具备阵列天线的设备来发射信号,传给单一天线终端,接收终端可以通过接收到的信号计算出来波的方向,进而定位。

蓝牙 AoA 定位基本原理

AoA(Angle of Arrival ) 定位系统由标签端(或被定位目标)及定位基站组成,其中定位基站包含由天线阵列及高速定位引擎。

基于 AoA 定位的基本原理是标签发射无线信号到定位基站,定位基站中天线阵列在不同时间点收到同一信号源发出的无线信号,通过分析到达时间差,借助定位基站中所嵌入的定位算法,通过运算可以计算出标签对定位基站的方位角与俯仰角,再配合信号强度估计,可以精确对目标进行两维平面定位(两个以上定位基站可对同一目标进行空间定位)。如下图所示:

在当前阶段,蓝牙 AoA 的应用体量还非常小,目前整个国内市场上蓝牙 AoA 基站的年出货量仅有小几万台的量,,蓝牙 AoA/AoD 可以对目前的 RSSI 方案形成一定的替代。

蓝牙位置服务设备出货量,在 2020 年因为疫情的原因有一定的下滑,而在 2021-2025 年这几年,将保持 32% 的年复合增长率, 在 2025 年,出货量将会达到 4.8 亿台。

在蓝牙位置服务的垂直应用领域分布中,零售和服务是最大的应用领域,占比达到了 66%,其他比较多的应用领域有仓库和 物流、智能办公室、医疗、制造业等领域。

目前市场上也在积极研发 AoD 方案,AoD 方案与蓝牙 Beacon 方案比较类似,基站的要求只是发射信号,解算主要在标签端。 这个方案可以让蓝牙 AoA 的布网成本跟目前的蓝牙 Beacon 方案的成本差不多,不过对标签有了更高的要求。

(以上内容来源于:物联传媒,转载请注明)

ST17H66蓝牙BLE5.2芯片

ST17H66蓝牙BLE5.2芯片是伦茨科技最新推出的16脚蓝牙BLE芯片, 具有256KB Flash +(96KB ROM)+64KB SRAM,蓝牙协议栈固化,不再占用Flash空间。64KB的SRAM,分区使用,可以在待机时保存更多用户数据,可以设置大容量缓冲区,支持更加复杂的功能。符合SIG规范的自组网应用。包括多节点的控制,以及2主4从的同时工作。

最大的优势是功耗降低。上一代产品蓝牙接收峰值电流>13mA; MCU的功耗~0.5mA/MHz;低功耗模式下平均电流>40uA。新产品的蓝牙接收峰值电流8.6mA,MCU的功耗<90uA/MHz。低功耗模式下平均电流可降低到20uA~30uA。BLE5的广播数据包更加灵活,最多可包含200Byte数据,BLE4只有32Byte。传输速率更快,BLE5可以达到20~30KB/s;BLE4一般在4~5KB/s。

应用场景:

  • 对功耗控制要求比较严格的应用,比如高档的防丢器,电子标签等。
  • 对数据传输有一定要求的客户,比如用于云台自拍的透传模块,希望蓝牙OTA更加可靠的客户。
  • 方便灵活的电子标签应用。如商品标签,资产防盗,生物追踪。

伦茨科技拥有自主研发无线射频和低功耗蓝牙BLE5.2芯片并具有全球知识产权,针对AIoT物联网领域和个人消费者,提供蓝牙主控全集成芯片的「软硬件共性」解决方案及核心器件,配套全方位APP软件平台定制开发。所设计的蓝牙芯片方案应用于智能穿戴设备、蓝牙室内导航、智能家居、医疗健康、运动建身、数据传输、远程控制、个人外设及AIoT物联网等场景。

最新推出搭载高性能低功耗32位处理器的蓝牙芯片ST17H66(SOP16),支持Bluetooth®LE、SIG MESH多功能的Bluetooth 5.2。

关键参数:

  • 256KB系统闪存
  • 64KB SRAM,睡眠模式下所有数据恒常保持
  • 2.4 GHz收发器
  • Bluetooth Low Energy
  • Bluetooth Mesh
  • -20dBm至+10dBm发射功率
  • 接收电流:8mA
  • 发射电流:8.6mA
  • 0.3uA@sleep(IO wake up only)
  • AoA/AoD 方位测定
  • AES-128硬件加密
  • PDM/I2C/SPI/UART/PWM/DMA

蓝牙

蓝牙BLE

蓝牙定位

芯片:ST17H66

描述:Bluetooth 5.2、BLE、Bluetooth Mesh

CPU:高性能低功耗32位处理器

存储器:64KB SRAM,all programmable retention in sleep mode

支持的频段:2.4 GHz

支持的协议:Bluetooth 5.2

灵敏度:-97dBm@BLE 1Mbps data rate

发射功率:+10dBm

接收电流:8mA

发射电流:8.6mA

封装:TSSOP16

开发套件:ST17Hxx开发套件

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