Mit seinen bekannten Audio-Streaming- und Datenübertragungskapazitäten Bluetooth Technologie ist zu einem allgegenwärtigen Teil unseres Lebens geworden und treibt alles an, von kabellosen Kopfhörern bis hin zu Smart-Home-Geräten. Aber wussten Sie, dass Bluetooth dank einer bahnbrechenden Technik namens Bluetooth Channel Sounding nun auf dem Weg zu hochpräzisen Ortungsdiensten ist?

In diesem Artikel erfahren Sie, was Bluetooth Channel Sounding ist, wie es funktioniert, welche Vorteile es für Ortungsdienste mit sich bringt, welche Anwendungsfälle von der hochpräzisen Entfernungsmessung (HADM) profitieren und warum es so bahnbrechend ist Welt der Konnektivität.

Was ist der Klang eines Bluetooth-Kanals?

Channel Sounding, früher bekannt als High Accuracy Distance Measurement (HADM), ist eine neue Technik zur Berechnung der Entfernung zwischen zwei Bluetooth-Geräten. Es nutzt die phasenbasierte Entfernungsmessung (PBR) auf mehreren Kanälen, um eine genaue Entfernungsmessung zu erhalten.

Klingt es komplex? Im Kern ist das Prinzip der Kanalbeschallung einfach.

So klingen Bluetooth-Kanäle Works?

Schauen Sie sich das Bild des Kanalsondierungsverfahrens an und lassen Sie uns das Prinzip auf einfache Weise erkunden.

Gerät A sendet ein Funksignal an Gerät B, woraufhin Gerät B die Phase dieses Signals misst und es mit derselben Phase an Gerät A zurücksendet. Anschließend bewertet Gerät A die Phasenvarianz zwischen den gesendeten und empfangenen Funksignalen, um die von diesen Signalen zum Zeitpunkt des Fluges zurückgelegte Entfernung zu bestimmen.

Dieser Vorgang wird über verschiedene Kanalfrequenzen mehrfach wiederholt, wodurch die Bluetooth-Geräte anhand von Phasendaten eine eindeutige Entfernung präzise abschätzen können.

Die kommende Funktion bringt gute Nachrichten für die wachsende Zahl von Bluetooth-Geräten, insbesondere für solche mit Ortungsdiensten.

Was sind die Vorteile von Bluetooth-Ortungsdiensten mit Channel Sounding?

Die Vorteile von Bluetooth-Ortungsdiensten mit Kanalsondierung sind enorm und wirkungsvoll. Hier sind die entscheidenden Vorteile.

Hohe Genauigkeit von bis zu 10 cm

Trotz der nachgewiesenen Nützlichkeit bestehender Bluetooth-Entfernungsmessungstechnologien kann ihre Präzision bei der Entfernungsmessung für anspruchsvollere Anwendungsfälle unzureichend sein.

Das Allgegenwärtige Empfangssignalstärkeanzeige (RSSI) Die auf allen Smartphones verfügbare Technik schätzt die Entfernung zwischen zwei Geräten anhand der Abnahme der Signalamplitude. Bedauerlicherweise ist die Genauigkeit dieser Methode im Allgemeinen begrenzt und liegt oft zwischen drei und fünf Metern. Darüber hinaus bleibt RSSI anfällig für Störungen durch externe Faktoren wie Absorption und Beugung.

Danach werden fortschrittlichere Techniken zur Genauigkeit der Entfernungsmessung entwickelt – Ankunftswinkel (AoA) und Abflugwinkel (AoD). Anstatt die Entfernung direkt zu schätzen, nutzen AoA und AoD Trigonometrie, um Entfernungen aus den Winkeln eingehender oder ausgehender Funksignale abzuleiten. Mit dieser Methode kann eine Genauigkeit im Submeterbereich erreicht werden.

Dennoch kann die Genauigkeit aufgrund der Umstände erheblich schwanken. Beispielsweise kann die Mehrwegeausbreitung genaue Messungen in Innenräumen mit vielen Hindernissen und reflektierenden Oberflächen beeinträchtigen.

Dies führt uns zum Bluetooth® Channel Sounding, der neuesten drahtlosen Technologie für hochpräzise Ortungsdienste. Der wesentliche Unterschied zwischen herkömmlichen Bluetooth-Entfernungsmessungstechnologien und der Kanalsondierung ist die Messmethode.

Mit der phasenbasierten Entfernungsmessung erreicht die Bluetooth-Kanalklanggenauigkeit eine Genauigkeit von 10 cm. Selbst wenn sich das Gerät in anspruchsvollen Innenräumen befindet, kann es eine genauere Standortbestimmung als mit den beiden vorherigen Techniken durchführen. Daher wird die Kanalbeschallung ein breites Anwendungsspektrum ermöglichen, z. Asset-Tracking und Indoor-Navigation.

Erhöhte Sicherheit gegen Signalmanipulation

RSSI hat neben der geringen Genauigkeit noch einen weiteren Nachteil: nämlich ein Sicherheitsrisiko. Seine Signalpegel können manipuliert werden, was in Hochsicherheitssituationen möglicherweise zu Verstößen führen kann.

In sicherheitsrelevanten Anwendungsfällen wie intelligenten Türsystemen könnte ein Angreifer beispielsweise den RSSI-Level erhöhen, um das System so zu täuschen, dass es jemanden näher wahrnimmt, als er wirklich ist. Diese Schwachstellen machen RSSI für Hochsicherheitsanwendungen ungeeignet.

Für die Bluetooth-Kanalsondierung übernimmt die Verbindungsschicht Verfahren für Ankündigung, Scannen, Verbindungsmanagement, asynchrone und isochrone Datenkommunikation und Datenverschlüsselung. Darüber hinaus kann sein phasenbasierter Ranging-Algorithmus Relay-Angriffe verhindern. Die herausragende Entfernungsmesstechnik eignet sich für Autozugangskontrollsysteme, digitale Schlüssel und Hochsicherheitsanwendungen.

Kostengünstige Positionierungslösung

Der Ankunftswinkel (AOA) erfordert mehrere Bluetooth-Antennen (mindestens drei), um eine präzise Messung zu erhalten.

Vielleicht fällt Ihnen jetzt eine andere hochpräzise Technologie wie Ultrabreitband (UWB) ein. Während UWB sogar eine Genauigkeit im Subzentimeterbereich erreichen kann, ist hierfür der Einbau eines neuen Chipsatzes erforderlich. Darüber hinaus sinkt der Stromverbrauch zwar schnell, bleibt aber deutlich höher als der von BLE. Daraus folgt, dass Ultrabreitband (UWB) eine verbesserte Genauigkeit bietet, allerdings auf Kosten eines höheren Budgets und einer höheren Komplexität.

Abgesehen von den beiden oben genannten Vorteilen sind Einzelantennen-Bluetooth-LE-Lösungen mit Channel-Sounding kostengünstiger als UWB-Lösungen.

Nahtlose Integration und Interoperabilität

Die Bluetooth-Kanalbeschallung wird durch die bestehende Bluetooth-Technologie eingeführt und ermöglicht so eine einfache nahtlose Integration in bestehende Infrastrukturen und Geräte. Dies bedeutet, dass Unternehmen und Entwickler schnell und einfach auf eine sichere, kostengünstige und genaue Positionierungslösung zugreifen können, ohne dass zusätzliche Chipsätze erforderlich sind.

Die beispiellose Genauigkeit, Sicherheit und Flexibilität der Bluetooth-Kanalsondierung durchbricht bei vielen Anwendungen Grenzen. Welche Anwendungsfälle werden die Technologie wahrscheinlich übernehmen?

Welche Anwendungsfälle bevorzugen eine hochgenaue Distanzmessung (HADM)?

Die Anwendungen der hochgenauen Distanzmessung (HADM) sind vielfältig. Hier sind einige Anwendungsfälle, die erheblich von dieser neuen Technologie profitieren können.

Innennavigation: In großen Einkaufszentren kann die Kombination von Channel Sounding mit anderen neuen Bluetooth-Technologien wie ESL-Protokollen (Electronic Shelf Label) das Indoor-Navigationserlebnis revolutionieren und Benutzern präzise Wegbeschreibungen und Aktualisierungen in Echtzeit bieten.

Nachverfolgung von Gütern: Bluetooth-basierte Systeme wurden weithin für die Anlagenverfolgung in Industrie- und Lagerumgebungen kommerzialisiert. Diese Systeme nutzen auch die vorhandene Bluetooth-Low-Energy-Technologie, um Leistungsstandards zu erfüllen. Entwickler können die Kanalsondierung nutzen, um die Positionierungsgenauigkeit dieser Systeme zu verbessern. Dies trägt nicht nur dazu bei, Verlust oder Diebstahl zu verhindern, sondern verbessert auch die betriebliche Effizienz durch die Optimierung der Bestandsverwaltungsprozesse.

Darüber hinaus bietet es erweiterte Funktionen für einige der anspruchsvolleren verfügbaren Systeme, wie z. B. Echtzeit-Athleten-Tracking im Profisport.

Schlüsselloser Fahrzeugzugang: Die Kanaltonung bietet mehrere Vorteile für den schlüssellosen Zugang von Fahrzeugen. Diese Technologie bietet eine höhere Genauigkeit im Vergleich zu älteren Systemen, die zur Entfernungsschätzung auf RSSI (Receive Signal Strength Indication) angewiesen sind. Dies ermöglicht es Automobilherstellern, Genauigkeitsstandards einzuhalten und gleichzeitig die Anzahl der Bluetooth-Antennen in Fahrzeugen zu reduzieren. Dadurch werden die Gesamtkosten eines Phone as a Key (PaaK) gesenkt. Darüber hinaus blockiert die Kanalton-Sicherheit verschiedene potenzielle Angriffe auf das schlüssellose Zugangssystem.

Kurz gesagt, die hohe Sicherheit und Genauigkeit im Vergleich zu früheren Generationen der Bluetooth-Ortung, gepaart mit dem niedrigen Stromverbrauchsprofil und den niedrigen Kosten, machen die Bluetooth-Kanalsondierung ideal für Anwendungen wie Industrie-/Lager-/Verbraucher-Asset-Tracking, ESL-Systeme, Echtzeit-Sport/ Fitness-Tracking und digitale Autoschlüssel.

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• Quelle: https://www.iotforall.com/how-bluetooth-channel-sounding-redefines-location-accuracy