藍牙是目前使用最廣泛的有源IoT連接技術,它在定位產業也扮演著重要的角色。
而藍牙的定位模式有幾種,RSSI與AoA想必大家都很熟悉,我們在此前的系列文章中對它們也都有詳細的介紹。
但今天,我們要討論的主角是藍牙的第三種定位模式:CS (Channel Sounding-信道探測)。
據了解,藍牙技術聯盟(SIG )在2022年11月公開技術規范草案CS,預計在2024-2025年正式發布,可能在藍牙5.5或藍牙6.0版本中進行更新。
信道探測(Channel Sounding)介紹
CS的特點是信道探測同時通過相位測量及RTT(往返時間)測量來進行距離估算并相互修正,精度更高且具備安全防護機制。
低功耗藍牙信道探測在2.4GHz頻段上定義了79個射頻物理信道,實際使用72個。如下表:
從上表中可以看出CS物理信道的定義與經典藍牙79個物理信道相同,未實際使用的5個信道均是或靠近低功耗藍牙主廣播物理信道(2402/2426/2480MHz),為了避免干擾而未被使用。
BLE CS提供一種相位測距(PBR:phase?based ranging)方案,主要用于兩個 BLE 設備之間的高精度距離測量 (HADM: high accuracy distance measurements)。
在頻率f上,PBR測量信號通過距離D傳播時的相移來計算距離的。當使用兩個或多個不同頻率的信號時,可以測量信號之間的相位差來精確估計距離。
當使用信道探測估計距離時,一個設備啟動程序(initiator),第二個設備在不修改相位的情況下重復信號傳輸(reflector)。
對于頻率為fi 的每次傳輸, initiator測量發射信號和接收信號之間的相位變化。
未編碼的窄帶恒定包信號可以使用單個天線發送或接收,以便支持標準低功耗藍牙芯片。
相比于RSSI與AoA,CS的優勢是什么?
基于目前獲取到的信息,我們將CS與RSSI以及AoA/AoD的特點進行了對比。
總結來說,CS相比于RSSI與AoA,它的優勢是:
相較于RSSI來說,CS的定位精度有明顯的提升,根據我們從方案商了解到信息來看,CS在理想狀態下的定位精度可以做到1m以內,一般宣傳口徑是1m左右,這比RSSI的精度高了很多,此外,CS比RSSI的穩定性提升了非常多,因為RSSI定位是基于信號強度,信號強度容易漂,穩定性就會很差。
相較于AoA/AoD而言,最大的優勢是不需要增加陣列天線,CS是一種相位雷達模式,單天線就可以實現,而AoA的精度雖然較高,但是推廣最大的問題就是需要加陣列天線,這對于很多C端產品來說,是不太現實的。
CS會成為未來藍牙定位的主流嗎?
基于以上對于CS定位特點的分析,我們非常看好CS未來會成為藍牙定位市場最主流的方案,理由如下:
第一:性能提升明顯,性能的提升體現在2個方面,第一是定位精度,第二是定位的穩定性,當然,這個提升主要是相比于RSSI而言。
第二:對目前的藍牙產品不用造成任何額外的負擔,只需要芯片支持CS的標準即可,不像AoA有陣列天線的限制,可以完全復用藍牙現有的龐大生態資源。
第三:目前頭部企業都在積極布局,包括主要的藍牙芯片廠商以及方案商都在積極布局該技術,且從我們調研到的信息來看,大家對該技術都抱有的極高的期待。
藍牙CS出來之后,會威脅到UWB的地位嗎?筆者覺得并不會,因為CS的定位精度依然與UWB有較大的差距,且UWB生態也會在未來幾年保持高速發展。
在未來的競爭格局中,UWB+BLE雙模產品會越來越成為主流。
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