新型無線技術(shù)將低功耗藍(lán)牙發(fā)射器和接收器與巧妙設(shè)計的天線陣列和復(fù)雜的應(yīng)用軟件結(jié)合在一起，得益于這項新的無線技術(shù)，定位服務(wù)市場已經(jīng)朝著新的方向發(fā)展。

測向解決方案

由專有軟件、硬件和天線組成的，與頻率和協(xié)議無關(guān)的新技術(shù)，使開發(fā)人員可以更輕松地將RF定位功能整合到最新產(chǎn)品中。

當(dāng)您摸索位置服務(wù)市場時，您會發(fā)現(xiàn)世界上幾乎所有的東西都可以找到——從工業(yè)資產(chǎn)、商業(yè)產(chǎn)品、貴重物品，直到人、寵物和財產(chǎn)。

定位服務(wù)將使包括酒店、醫(yī)療保健、工業(yè)自動化和智慧城市在內(nèi)的許多行業(yè)受益。例如，找到每年價值數(shù)十億美元的丟失物品，證明了日益可靠、高效和精確的定位服務(wù)可能會產(chǎn)生的重大影響。然而，資產(chǎn)跟蹤只是精確定位技術(shù)在世界范圍內(nèi)發(fā)揮作用的一個示例，而社交距離、室內(nèi)導(dǎo)航和情境零售則是其他的示例。

這些創(chuàng)造了一個重要的市場；到2024年基于藍(lán)牙技術(shù)的定位服務(wù)市場預(yù)計將達(dá)到每年5.38億個產(chǎn)品，五年復(fù)合年增長率（CAGR）為32% （包含ABI Research預(yù)測的2020年藍(lán)牙市場最新情況）。

01

定位服務(wù)朝著新的方向發(fā)展

新型無線技術(shù)將低功耗藍(lán)牙發(fā)射器和接收器與巧妙設(shè)計的天線陣列和復(fù)雜的應(yīng)用軟件結(jié)合在一起，得益于這項新的無線技術(shù)，定位服務(wù)市場已經(jīng)朝著新的方向發(fā)展。

隨著藍(lán)牙5.1核心規(guī)范的引入，事情開始發(fā)展，該規(guī)范引入了測向功能（Direction Finding）。這項功能為實時定位系統(tǒng)（RTLS）的全新和改進(jìn)用例提供了基礎(chǔ)，例如醫(yī)院和工廠倉庫中的資產(chǎn)跟蹤應(yīng)用。該技術(shù)既可以用于靜態(tài)資產(chǎn)，也可以用于移動的資產(chǎn)，并且可以擴展到其他對象，例如人、牲畜，甚至是運動場上的冰球。

測向功能還可以在基于鄰近技術(shù)的場景（例如零售和教育應(yīng)用）中豐富消費者的體驗。我們希望該技術(shù)能夠在微觀層次上（例如建筑物內(nèi)部）進(jìn)行室內(nèi)定位，就像GPS在宏觀層次上進(jìn)行室外定位一樣。

02

定位服務(wù)的全新角度

測向技術(shù)旨在增強位置服務(wù)，位置服務(wù)以前僅使用基于信號強度的技術(shù)。藍(lán)牙技術(shù)具有通過接收信號強度指示（RSSI）進(jìn)行接近檢測的功能，但由于環(huán)境的變化會影響定位精度，它不適用于一般距離測量。這種不精確性加上缺乏信號方向信息，使得單靠RSSI無法進(jìn)行準(zhǔn)確的位置估算。

測向功能基于到達(dá)角（AoA）和離開角（AoD）這兩個關(guān)鍵概念。當(dāng)天線接收（AoA）或發(fā)射（AoD） RF信號時，AoA和AoD利用天線之間的角度相移。利用通信鏈路兩側(cè)的天線陣列，我們可以確定相移數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)用于計算接收或發(fā)送信號的角度。通過結(jié)合角度信息與RSSI信息，可以提高定位精度，而且“測向”功能可以估算二維或三維下的目標(biāo)位置。

03

開發(fā)人員的實用解決方案

藍(lán)牙5.1規(guī)范是兩年多前推出的，但是發(fā)展步伐由于天線和實際系統(tǒng)所需的算法的復(fù)雜性而受到拖累。現(xiàn)在，總部位于美國加利福尼亞的科技企業(yè)IOSEA專業(yè)開發(fā)室內(nèi)測向解決方案，它為開發(fā)人員提供基于Nordic的nRF52833 SoC的實用且精確的（藍(lán)牙5.1）測向解決方案。

IOSEA公司與頻率和協(xié)議無關(guān)的SEAgnal技術(shù)由專有軟件、硬件和天線組成，這使得開發(fā)人員可以更輕松地將RF定位功能集成到其最新產(chǎn)品中。SEAgnal解決方案設(shè)計用于在廣泛市場中的第三方設(shè)備和應(yīng)用程序上啟用RTLS功能。

據(jù)IOSEA稱SEAgnal提供的AoA/AoD解決方案的角度精度為2度。該技術(shù)使用先進(jìn)的信號處理方法來緩減多徑衰落和信號預(yù)濾波的影響，以便最大限度地減小信號處理算法的誤差和無線數(shù)據(jù)帶寬需求。

該公司表示將會把SEAgnal技術(shù)授權(quán)給芯片制造商、無線服務(wù)提供商、設(shè)備制造商和其他合作伙伴，以期實現(xiàn) “價格適宜、無處不在和便捷”的位置查找服務(wù)。

Nordic實施功能

IOSEA的位置服務(wù)解決方案依賴于Nordic的nRF52833器件中的藍(lán)牙5.2 SoC，該芯片具有全部測向功能。該SoC的大容量存儲（512kB閃存和128kB RAM）可以同時支持AoA和AoD應(yīng)用的接收器和發(fā)送器角色。它的無線電架構(gòu)可提供-96dBm的RX靈敏度（在低功耗藍(lán)牙模式下為1Mbps），這是支持SEAgnal在更長距離上實現(xiàn)高測向精度的一項關(guān)鍵功能。

對于IOSEA解決方案，nRF52833用于控制交換天線陣列，采樣低功耗藍(lán)牙數(shù)據(jù)包，采樣對于AoA/AoD軟件的計算至關(guān)重要的同相和正交相信息（“IQ”信號信息）。IOSEA首席執(zhí)行官Evangelos Kornaros指出，低功耗藍(lán)牙是RTLS應(yīng)用的理想選擇，因為它需要的能量僅為替代無線協(xié)議所需能量的一小部分。他還表示，用于資產(chǎn)跟蹤和RTLS的低功耗藍(lán)牙標(biāo)簽可以連續(xù)使用數(shù)月至數(shù)年，而無需更換電池。

原文刊于中電網(wǎng)

本文作者：Nordic半導(dǎo)體P?l Kastnes

編輯：jq