Два новых набора от компании u-blox, занимающейся технологиями позиционирования, призваны помочь разработчикам протестировать внутреннее позиционирование через Bluetooth Low Energy с использованием угла прихода для уникальных приложений.
Используя Bluetooth Low Energy (BLE) 5.1 для функции угла прихода (AoA), а также собственные программные алгоритмы, швейцарская технологическая фирма u-blox предлагает комплекты разработчика для решений точного позиционирования в помещении. «Комплекты проводника» XPLR-AOA-1 и XPLR-AOA-2 компании предназначены для тестирования возможностей определения местоположения BLE для таких приложений, как контроль доступа, обнаружение столкновений, определение местоположения внутри помещений и отслеживание активов. U-blox заявляет, что эти комплекты были разработаны, чтобы помочь пользователям создавать системы с низким энергопотреблением, которые просты в развертывании и имеют низкую стоимость.
Компания по производству беспроводных полупроводников предоставляет технологии позиционирования для автомобильного и промышленного рынков. Созданная в 1997 году компания u-blox начала предлагать так называемые глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS). По словам Пелле Свенссона, старшего директора u-blox, сегодня компания является лидером в области GNSS для навигации. Ее продукция используется в большинстве автомобилей, производимых по всему миру.
В 2014 году u-blox приобрела шведскую компанию по производству радиомодулей ближнего действия connectBlue, чтобы добавить в свой портфель технологии Wi-Fi и Bluetooth. С тех пор, говорит Свенссон, основатель компании connectBlue, «мы перенесли эти знания и в область BLE для использования внутри помещений.
Bluetooth 5.1, выпущенный в 2019 году, предоставляет функции определения направления, которые позволяют определять направление, в котором радиосигналы перемещаются от мобильного тега к одной или нескольким фиксированным точкам привязки (см. Стандарт BLE, обеспечивающий функциональность RTLS для маяков ). Используя технологии AoA и угла отклонения (AoD), точки привязки, содержащие антенную решетку, подключенную к приемнику Bluetooth, могут определять направление или угол мобильной метки, которая передает сигнал Bluetooth. При развертывании группы таких якорей с множеством антенн технология BLE 5.1 может использоваться для триангуляции точного местоположения мобильного устройства или метки.
В настоящее время компании создают решения, которые используют эту технологию для определения местоположения внутри помещений, и u-blox надеется упростить этот процесс с помощью своих наборов проводников. В комплект XPLR-AOA-1 входит антенная плата Bluetooth 5.1 C211 и бирка C209, а также программное обеспечение компании u-connectLocate, которое может выполнять расчет углов в двух или трех измерениях. Светодиодный индикатор позволяет пользователям просматривать ответ AoA. Комплект используется для таких приложений, как контроль доступа.
Комплект проводника XPLR-AOA-2 предлагает четыре метки и четыре антенных платы, а также программное обеспечение и алгоритм пеленгации. Программное обеспечение механизма позиционирования позволяет триангулировать положение метки. Таким образом, его можно использовать для более детального позиционирования для таких случаев использования, как отслеживание активов или предотвращение столкновений, поскольку пользователи точно знают, где находится движущийся тег в реальном времени.
В обоих наборах проводников используется модуль с низким энергопотреблением NINA-B4 Bluetooth 5.1 от u-blox, в котором используется система на кристалле nRF52833 BLE от Nordic Semiconductor . Программное обеспечение u-connectLocate, работающее на встроенном микроконтроллере SoC, вычисляет углы входящих сигналов без дополнительной обработки. Оба набора обеспечивают точность определения местоположения менее метра для помещений. Приложения включают в себя определение того, приближается ли человек или объект к двери, предотвращение столкновений между движущимися объектами и направление камеры на движущуюся метку.
Кроме того, u-blox сотрудничает с Traxmate в области корпоративной платформы отслеживания активов, которая позволяет разработчикам настраивать среду отслеживания для своих приложений, включая создание зданий, загрузку поэтажных планов и указание размещения точек привязки. Разработчики также могут использовать этот комплект для отслеживания местоположения активов в режиме реального времени через Интернет или в специальном приложении для смартфонов.
С момента выпуска спецификации компании разрабатывают решения на основе BLE 5.1. Традиционно технология BLE может использоваться для определения местоположения внутри помещений с использованием индикаторов уровня принятого сигнала (RSSI), которые позволяют системам определять местоположение на основе уровня сигнала, полученного от метки. Таким образом, технология может определить общее местоположение. Bluetooth 5.1 обеспечивает постоянное расширение тона (CTE), позволяя антеннам обнаруживать фазовую разницу в принимаемых радиосигналах и, таким образом, вычислять угол.
U-blox встроил собственное программное обеспечение в систему для двух комплектов. «Что мы сделали, так это обеспечили функциональность 5.1 в теге и приемнике, - объясняет Свенссон, - наряду с довольно сложными алгоритмами». Эти алгоритмы, включенные в программное обеспечение механизма позиционирования, могут выполнять компенсацию многолучевого распространения для фильтрации сигналов, которые являются просто отражениями. Он отмечает, что без этой функции данные о местоположении были бы менее точными, поскольку отраженные передачи могут влиять на результаты и искажать данные. «Если вы слишком много размышляете в расчетах, вы получите плохую точность. Мы потратили много энергии на тестирование различных типов алгоритмов и приняли решение принять решение сами». Компания также встроила в решение функции машинного обучения.
Приложения, для которых разработчики используют комплекты, включают более интеллектуальную систему контроля доступа. Технология на основе BLE 5.1 может позволить программному обеспечению идентифицировать такую информацию, как проезжает ли вилочный погрузчик или приближается к запертой двери. Только в том случае, если к двери приближался вилочный погрузчик с биркой, получатель мог определить, что автомобиль пытался въехать, на основании угла передачи. Система будет подтверждать идентификационный номер метки, чтобы определить, разрешено ли въезд этому транспортному средству, и затем может предложить открыть дверь. Однако, если бы погрузчик просто проезжал мимо двери, функции авторизации и открывания не были бы активированы.
Другой вариант использования - это разработка систем отслеживания перемещений человека для приложения «следуй за мной». В этом сценарии очиститель воздуха или система освещения, например, могут быть включены в зависимости от точного местоположения человека. Комплекты также используются для логистики и производства, а также в больницах для определения помещения, в котором находится конкретное оборудование. Некоторые компании встраивают эту технологию в интеллектуальные дверные замки для жилых помещений, используя AoA, чтобы понять, находится ли человек внутри или за дверью, проходит ли он или приближается.
«Мы первая [компания], у которой есть передатчик, приемник, антенны и программное обеспечение», - заявляет Свенссон. С момента выпуска BLE 5.1 компания работала над наборами и оптимизировала алгоритмы и свой механизм позиционирования для работы либо локально, либо в облаке. Решение было протестировано внутри помещения с размерами 8 метров на 6 метров (26 футов на 20 футов) с четырьмя анкерами, по одному в каждом углу, и оно может обеспечить точность позиционирования примерно 2 фута.
На большом складе будет использоваться большее количество приемников, обычно по одному на каждые 40 футов, для достижения того же уровня точности. Это может предоставить информацию о местоположении в реальном времени относительно активов, помеченных тегами BLE, а автоматизация маршрутов может помочь определить, как лучше всего оптимизировать объект. Набор доступен через каналы продаж u-blox, и те, кто им пользуется, могут приобрести полное решение. «Мы разрабатываем продукты, которые можем поставлять в больших количествах», - говорит Свенссон, и пользователи могут постоянно их использовать.
Bluetooth 5.1 также поддерживает функцию AoD, с помощью которой тег BLE будет определять угол передачи от якоря. Такую функцию можно будет использовать со смартфонами, если производители мобильных телефонов встраивают эту технологию в свои устройства. Затем телефоны могли определять свое местоположение для систем навигации или внутренней навигации. С другой стороны, с AoA системе требуется приложение для отображения угловых данных, захваченных якорем, а не телефоном, что является более медленным процессом.
По словам Свенссона, существуют и другие технологии, обеспечивающие позиционирование внутри помещений, такие как UWB и Wi-Fi, хотя такие системы, как правило, более энергоемкие. Он добавляет, что цены на BLE ниже, и с BLE работает большое сообщество, в которое входят около 30 000 различных компаний. Комплект XPLR-AOA-1 уже доступен по цене в несколько сотен долларов, а XPLR-AOA-2 планируется выпустить в августе 2021 года.
По словам Свенссона, с этими наборами «мы хотим, чтобы наши потенциальные клиенты - производители устройств, поставщики решений - исследовали, что BLE может сделать в этом отношении, чтобы выяснить, насколько точной может быть информация о местоположении». По его словам, пользователи могут направлять в u-blox особые запросы на индивидуальные решения, добавляя: «Теперь мы подошли к тому моменту, когда [BLE 5.1] можно использовать в коммерчески доступных решениях».
Статья переведена и подготовлена к публикации с
Emerald X, LLC. All Rights Reserved