La technologie Angle d'arrivée (AoA) a été introduite dans Bluetooth Low Energy (BLE) depuis la spécification de base Bluetooth 5.1 pour les besoins de Bluetooth Direction. Il est destiné à augmenter la précision de localisation par rapport à indication de la force du signal reçu (RSSI).
Principe de fonctionnement de la localisation AoA
Dans la méthode de l'angle d'arrivée (AoA), l'appareil vers lequel la direction est déterminée, tel qu'un Balise BLE dans une solution RTLS, transmet un signal radiogoniométrique particulier à l'aide d'une seule antenne. Le dispositif récepteur, tel qu'un Localisateur AoA dans cette même solution RTLS, possède plusieurs antennes disposées en réseau.
Lorsque le signal transmis traverse la variété, le dispositif de réception voit une différence de phase de signal due à la distance entre chaque antenne de son réseau et l'antenne d'émission. Le dispositif de réception prend des échantillons IQ du signal lors de la commutation entre l'antenne active dans le réseau.
Le dispositif de réception peut calculer la direction relative du signal sur la base des données d'échantillon IQ. La méthode de radiogoniométrie AoA est destinée à être utilisée avec les solutions RTLS et de proximité, telles que la recherche d'objets et les services d'information sur les points d'intérêt (PoI).
Exemples de technologie d'angle d'arrivée
Les principaux cas d'utilisation de proximité et de positionnement profitent des avantages de la nouvelle fonction de radiogoniométrie Bluetooth.
Solutions de recherche d'articles
Les solutions de recherche d'articles risquent de connaître une forte augmentation de l'expérience utilisateur. Une fois que les fournisseurs de smartphones intègrent la radiogoniométrie Bluetooth avec prise en charge AoA dans leurs téléphones, les solutions de recherche d'articles peuvent exploiter les informations directionnelles. Cela signifie qu'ils seront en mesure d'identifier la proximité d'un objet égaré et de déterminer sa direction, éliminant ainsi le besoin de conjectures lors de la recherche d'objets perdus.
Solutions d'information PoI
Les solutions d'information PoI pourraient également bénéficier des radiogoniométries avec l'AoA ajoutée aux smartphones. Imaginez une pièce dans un musée avec plusieurs expositions auxquelles sont associées des balises. Actuellement, une application d'information PoI sur un smartphone peut informer un utilisateur de toutes les expositions dans la salle et lui permettre d'en sélectionner une pour recevoir des informations supplémentaires. Grâce à la prise en charge de la radiogoniométrie, les utilisateurs peuvent simplement pointer leur smartphone vers une exposition spécifique pour obtenir plus d'informations sur cet élément.
Solutions RTLS
En mettant en œuvre des directions orientatives, RTLS Passerelle Bluetooth solutions pourraient améliorer la précision de la localisation jusqu'au centimètre près dans le bon environnement de déploiement. Le RTLS avec radiogoniométrie permettra à une usine de suivre l'emplacement et le flux de matériaux avec une plus grande précision tout en alertant les travailleurs avant qu'ils ne se rendent dans des zones de travail dangereuses.
Solutions IPS
Les solutions IPS devraient également bénéficier de la prise en charge de la radiogoniométrie. Imaginez un système de positionnement qui peut diriger un fan visitant un grand stade non seulement vers sa section mais vers son siège.
Ou un acheteur dans un magasin non seulement vers la zone ou l'allée où se trouve un produit, mais vers l'étagère. De plus, les solutions IPS avec radiogoniométrie peuvent nécessiter moins de balises de localisation pour obtenir une plus grande précision, ce qui améliore l'efficacité des déploiements. Et la précision acquise fournira également des données et des connaissances supplémentaires sur l'interaction entre les produits et les consommateurs.
La communauté Bluetooth® améliore continuellement la technologie pour saisir de nouvelles opportunités de marché tout en répondant aux besoins sans cesse croissants des marchés et des cas d'utilisation traditionnels. L'ajout de la radiogoniométrie est le dernier d'une série d'avancées récentes, et il apporte des méthodes établies et éprouvées pour déterminer la direction du signal à une radio éprouvée et fiable.
Téléchargez ce document, Améliorer les services de localisation Bluetooth avec la radiogoniométrie, pour en savoir plus sur la façon dont la communauté Bluetooth améliore les solutions de services de localisation Bluetooth.
La différence entre AoA et AoD
Dans la méthode de l'angle de départ (AoD), l'appareil vers lequel la direction est déterminée, comme une balise de localisation dans une solution IPS, transmet un signal spécial à l'aide de plusieurs antennes disposées en réseau. Le dispositif de réception, tel qu'un téléphone mobile dans cette même solution IPS, possède une seule antenne.
L'angle d'arrivée (AoA)
Les actifs diffusent (TX) leur emplacement à un Localisateur AoA comme un point d'accès sans fil (AP), une lumière connectée ou un luminaire intelligent, et les localisateurs AoA mesurent l'angle d'arrivée du signal.
L'angle de départ (AoD)
Les balises transmettent des informations AoD, telles que des coordonnées à l'aide de plusieurs antennes.
Les appareils mobiles reçoivent les balises et calculent leur position.
Par rapport à la méthode AoD, la solution AoA s'appuie moins sur les balises mais plus sur les localisateurs. Dans un cas d'utilisation normal, le nombre de balises est bien supérieur au nombre de localisateurs AoA. Le coût est donc minimisé.
Émetteur et récepteur CTE
Bluetooth 5.1 a introduit le concept d'extension de tonalité constante (CTE) pour prendre en charge la radiogoniométrie. CTE, comme son nom l'indique, étend les paquets Bluetooth avec une tonalité constante, avec une phase continue, une amplitude et un signal de fréquence constants envoyés immédiatement après le CRC du paquet Bluetooth. La durée de cette extension varie entre 16 μs et 160 μs. Ce signal peut être utilisé côté récepteur pour mesurer la phase du signal entrant sur plusieurs antennes.
Pour en savoir plus sur CTE, consultez l'aperçu technique de la radiogoniométrie Bluetooth publié par le Bluetooth SIG : https://www.bluetooth.com/wp-content/uploads/Files/developer/1903_RDF_Technical_Overview_FINAL.pdf et la spécification Bluetooth Core v5.1 ou plus tard.
L'extension à tonalité constante (CTE) peut être envoyée :
• Via des connexions Bluetooth à l'aide de la procédure de demande d'extension à tonalité constante de la couche de liaison (mode orienté connexion).
• Dans les annonces périodiques, si le champ CTEInfo est présent (mode sans connexion).
Comparaison AoA, RSSI et UWB
| BLE AOA | BLERssi | UWB | |
|---|---|---|---|
| Passerelle | Localisateur : BLE 5.1 | Localisateur : BLE 4.1 | Localisateur : UWB |
| Étiquette : BLE 5.1 | Étiquette : BLE 4.1 | Étiquette : ULB | |
| Précision | 0.3 0.5-m | 5 m | 0.1 0.3-m |
| Compatibilité | Téléphone portable, bracelet, balise, toutes sortes de tags | Téléphone portable, bracelet, balise, toutes sortes de tags | Balise UWB spéciale |
| Consommation d'énergie | Faible | Faible | Moyenne |
| Prix du localisateur | Normal | Faible | Haute |
| Prix de l'étiquette | Faible | Faible | Haute |
| Capacité de mise en réseau IoT | Oui | Non | Non |
Bibliothèque de localisation en temps réel (RTL) par Silicon Labs pour gagner du temps pour le développement de matériel de localisation AoA
Dusun IoT mis en œuvre la solution RTL fournie par Silicon Labs pour libérer la collecte de données AoA. Estimer l'angle d'arrivée (AoA) ou l'angle de départ (AoD) à partir d'échantillons IQ n'est pas anodin, surtout dans un environnement réel plein de réflexions.
Pour alléger la charge des développeurs et accélérer la mise sur le marché, Silicon Labs fournit une bibliothèque de localisation en temps réel (RTL lib), qui traite les échantillons IQ reçus de la pile Bluetooth, implémente la détection de trajets multiples et le calcul d'azimut et d'élévation, et expose les données à l'application via une API ouverte.
En outre, la bibliothèque est également capable d'estimer l'emplacement d'un actif suivi dans un scénario multi-localisateurs à l'aide de la triangulation, où plusieurs localisateurs reçoivent des CTE à partir de la même étiquette d'actif, à condition que la bibliothèque connaisse la position de chaque localisateur. Dans ce cas, les positions des localisateurs et les angles estimés (AoA) servent d'entrée, et l'emplacement estimé est la sortie.
Une fois les positions estimées, il appartient à l'application de l'utilisateur de traiter les données. L'architecture générale d'un RTLS utilisant la bibliothèque RTL de Silicon Labs ressemble à ceci :
Dusun IoT Application matérielle sur BLE AOA
Dusun proposé un Kit de développement AOA Bluetooth 5.1 pour la technologie BLE AoA, y compris les localisateurs et les balises. Le localisateur DSGW-200 AoA inclus est doté d'un puissant processeur Quad-core Cortex-A53,64 bits et d'une puce EFR32BG22 BLE de Silicon Labs.
Les balises ont également été spécialement conçues pour une utilisation AOA alimentées par une puce EFR32BG22 et fonctionnaient en mode AoA amélioré. Ce mode AoA avancé a permis à environ 1000 balises de fonctionner avec un seul système de localisation, ce qui a considérablement augmenté l'extensibilité de l'ensemble du système.
Par ailleurs, Dusun IoT fournit une passerelle AoA et une solution matérielle de positionnement de balise appelée Accord BLE Solution matérielle de positionnement.
Dusun IoT utilise l'algorithme de positionnement de l'angle d'arrivée (AOA) pour atteindre la direction unique de l'onde entrante et la position de l'étiquette, ce qui améliore de dix fois la précision de 5 mètres du Bluetooth traditionnel de faible précision et atteint une précision moyenne de 0.1 à 0.5 mètre. Le système prend en charge Bluetooth 5.1 et est rétrocompatible avec toutes les étiquettes ou téléphones Bluetooth 4.0.
Comment installer et déployer AoA Locator
Le localisateur AoA prend en charge les modes de déploiement unique et multiple. Les scénarios d'installation sont divisés en installation sur toiture et installation murale, qui correspondent à différentes étapes. Les clients peuvent se connecter au navigateur Luci de la passerelle pour configurer le localisateur et obtenir les données AoA. Pour plus d'informations, voir Implémentation du localisateur AOA.
Lors du déploiement d'un localisateur AoA unique
Lorsqu'un seul localisateur est déployé, il ne peut sortir que le Données I/Q, y compris l'orientation et les angles d'inclinaison de l'étiquette correspondante. Ces données sont les données de sortie cardinales de chaque localisateur de positionnement Bluetooth. Ces données sont envoyées directement à la plateforme cloud du moteur de positionnement.
Un seul localisateur peut calculer et obtenir une coordonnée spatiale absolue unique en fonction de la hauteur de balise déterminée.
La couverture dépend de votre hauteur d'installation, valeur maximale de l'angle α :
Hauteur =h , α= 60℃ ，Couverture r= h*tagα ≈2h
Lors de l'utilisation de plusieurs localisateurs AoA
La combinaison strap-down de plusieurs passerelles permet d'obtenir un espace de couverture de positionnement plus grand, et plusieurs calculs d'angle de cap d'ancrage améliorent la précision spatiale globale.
Vous pouvez réaliser vos besoins de positionnement grâce à 2 solutions. L'un est l'algorithme de positionnement dans la plate-forme cloud. L'autre est l'algorithme de positionnement dans la passerelle Edge.
Supposons que vous soyez une entreprise avec votre algorithme de positionnement ou que vous exécutiez l'algorithme de positionnement sur votre plateforme. Dans ce cas, vous pouvez choisir que le localisateur envoie le Données I/Q directement sur votre plateforme.
Si vous n'avez besoin que d'une intégration simple dans votre application cartographique, vous pouvez utiliser la solution de passerelle périphérique pour générer coordonnées x, y et z à votre plate-forme applicative. Vous pouvez configurer le localisateur comme un passerelle périphérique sur la page de configuration du localisateur. En tant que serveur local, la passerelle Edge accepte les données I/Q d'autres localisateurs et calcule les coordonnées X, Y et Z.
Développement secondaire sur le matériel de localisation AoA
Dusun IoTLe localisateur AoA de est entièrement open source et prend en charge un développement personnalisé à grande échelle. Le package SDK pour l'implémentation du localisateur AOA est stocké dans le localisateur que nous avons envoyé. Par conséquent, les utilisateurs peuvent effectuer n'importe quelle modification de l'algorithme pour le système de localisation.
Explorer: Développement de la passerelle IoT
Raisons de choisir Dusun IoTSolution de positionnement BLE AoA de
Les caractéristiques du Accord BLE la rendent populaire dans les scénarios de positionnement d'applications modernes. Ses avantages et ses valeurs sont inhérents et uniques au Dusun Solution.
Haute précision
BLE AoA peut atteindre une précision inférieure au mètre d'environ 0.3 à 0.5 mètre, ce qui est presque la même que celle des solutions UWB.
Concurrence élevée
Chaque localisateur AoA peut être connecté à environ 1000 balises, élargissant considérablement la portée de l'ensemble du réseau du système de positionnement.
Faible consommation d'énergie
La solution est basée sur BLE et a une faible consommation d'énergie. Sa durée de vie peut atteindre environ cinq ans. Cela réduit le coût d'utilisation pour les clients.
À bas prix
Le coût du système est inférieur à celui du système UWB et le prix de l'étiquette AOA est inférieur à 15 dollars américains. L'écosystème Bluetooth a permis un suivi plus précis des appareils à l'intérieur et à l'extérieur à moindre coût.
Petite taille
Les balises BLE AoA se présentent sous de nombreuses formes différentes, la plus petite ayant la taille d'une pièce de monnaie.
Principaux écosystèmes
Bluetooth est le protocole sans fil le plus utilisé, compatible avec la plupart des appareils, créant un vaste écosystème. Le protocole Bluetooth standard rend l'amarrage plus facile et plus facile.
Open API
Tous les appareils disposent d'interfaces API ouvertes pour se connecter aux plateformes privées et partagées des clients. Pour les clients, il est facile de réaliser un développement secondaire et peut être ajusté en fonction des besoins réels du projet.
Prise en charge PoE
Dusun IoTLa solution BLE AoA de est facile à installer et prend en charge l'alimentation PoE. Elle évite aux clients d'avoir à installer des câbles d'alimentation supplémentaires, et un seul câble réseau peut résoudre le problème.
Compatible avec la carte CAO
La planification du déploiement est simple et peut être organisée par un logiciel de planification standard basé sur la carte CAO du client. DUSUN coopère actuellement avec le fournisseur de plateforme Naviguer pour réaliser cette fonction facilement et simplement.
Autorité de certification
Dusun IoT fournit plusieurs passerelles et balises de localisation AoA pour divers scénarios, répondant à des conditions extérieures étanches. Et tous les appareils fournis par DUSUN se conformer à la certification sans fil et à la certification de sécurité, FCC, CE, CCC et UL. Les besoins des clients dans divers scénarios seront satisfaits sans qu'il soit nécessaire de consacrer du temps et des efforts pour trouver un équipement adapté et compatible.
