よく知られているオーディオストリーミングとデータ転送能力により、 Bluetooth テクノロジーは私たちの生活のいたるところに浸透しており、ワイヤレスヘッドフォンからスマートホームデバイスに至るまで、あらゆるものに電力を供給しています。しかし、Bluetooth チャネル サウンディングと呼ばれる画期的な技術のおかげで、Bluetooth は現在、高精度の位置情報サービスへと飛躍しつつあることをご存知ですか?
この記事では、Bluetooth チャネル サウンディングとは何か、その仕組み、それが位置情報サービスにもたらす利点、高精度距離測定 (HADM) から恩恵を受けるユースケース、およびそれが世界のゲームチェンジャーである理由について探ります。コネクティビティの世界。
Bluetooth チャンネルのサウンドとは何ですか?
以前は高精度距離測定 (HADM) として知られていたチャネル サウンディングは、2 つの Bluetooth デバイス間の距離を計算する新しい技術です。複数のチャネルで位相ベースの測距 (PBR) を使用して、正確な距離測定を取得します。
複雑に聞こえますか？根本的に、チャネル サウンディングの原理は単純です。
Bluetooth チャンネルのサウンドの仕組み ワークス？
チャンネルサウンディング手順の図を見て、簡単に原理を探ってみましょう。
デバイス A はデバイス B に無線信号を送信し、デバイス B はこの信号の位相を測定し、同じ位相でデバイス A に送り返します。これに続いて、デバイス A は送信された無線信号と受信された無線信号の間の位相の変化を評価し、飛行時にこれらの信号が通過した距離を決定します。
この手順は、異なるチャネル周波数で複数回繰り返されるため、Bluetooth デバイスは位相データを使用して正確な方法で明確な距離を推定できます。
今後の機能は、増え続ける Bluetooth デバイス、特に位置情報サービスを備えたデバイスに朗報をもたらします。
チャンネル サウンディングを備えた Bluetooth 位置情報サービスの利点は何ですか?
チャンネル サウンディングを備えた Bluetooth 位置情報サービスの利点は膨大であり、影響力があります。主な利点は次のとおりです。
最大10CMの高精度
既存の Bluetooth 測距テクノロジーの有用性は証明されていますが、距離測定の精度は、より困難なユースケースでは不十分になる可能性があります。
ユビキタス 受信信号強度インジケーター (RSSI) すべてのスマートフォンで利用できるこの技術は、信号の振幅の減衰に基づいて 2 つのデバイス間の距離を推定します。残念ながら、この方法の精度は一般に限られており、多くの場合 3 ～ 5 メートルの範囲です。さらに、RSSI は、吸収や回折などの外部要因からの干渉に対して脆弱なままです。
その後、距離測距精度に関するより高度な技術が生まれます。 到来角 (AoA) および出発角 (AoD)。 AoA と AoD は、距離を直接推定する代わりに、三角法を利用して、送受信される無線信号の角度から距離を導き出します。この方法では、メートル未満の精度を達成できます。
ただし、周囲の状況により精度が大きく変動する可能性があります。たとえば、障害物や反射面が密集している屋内空間では、マルチパス伝播により正確な測定が妨げられる可能性があります。
これは、高精度の位置情報サービスのための最新の無線技術である Bluetooth® チャネル サウンディングにつながります。従来の Bluetooth 測距テクノロジーとチャネル サウンディングの顕著な違いは、測定方法です。
位相ベースの測距により、Bluetooth チャネル サウンディングの精度は 10 cm にまで飛躍します。デバイスが厳しい屋内環境にある場合でも、前の XNUMX つの手法よりも正確な位置を取得できます。したがって、チャネル サウンディングは、さまざまなアプリケーションに力を与えます。資産追跡と屋内ナビゲーション。
信号操作に対するセキュリティの強化
RSSI には、精度の低さ以外にも、セキュリティ上のリスクというもう 1 つの欠点があります。その信号レベルは改ざんされる可能性があり、セキュリティの高い状況では侵害が発生する可能性があります。
たとえば、スマート ドア システムなどのセキュリティが重要なユースケースでは、攻撃者が RSSI レベルを上げてシステムを欺き、誰かを実際よりも近くにいると認識させる可能性があります。これらの脆弱性により、RSSI は高セキュリティ アプリケーションには不適切になります。
Bluetooth チャネル サウンディングの場合、リンク層はアドバタイズ、スキャン、接続管理、非同期および等時性データ通信、およびデータ暗号化の手順を処理します。さらに、位相ベースの測距アルゴリズムにより、リレー攻撃を防止できます。優れた測距技術は、車のアクセス制御システム、デジタルキー、および高度なセキュリティアプリケーションに適しています。
低コストの測位ソリューション
到来角 (AOA) では、正確な測定を行うために複数の Bluetooth アンテナ (少なくとも 3 つのアンテナ) が必要です。
おそらく、ウルトラワイドバンド (UWB) のような別の高精度テクノロジーが頭に浮かぶかもしれません。 UWB はサブセンチメートルの精度にさえ達しますが、新しいチップセットを組み込む必要があります。さらに、消費電力は急速に減少していますが、BLE の消費電力よりも著しく高いままです。したがって、超広帯域 (UWB) では精度が向上しますが、予算と複雑さが増加します。
上記の 2 つの利点を除けば、チャネル サウンディングを備えたシングル アンテナ Bluetooth LE ソリューションは、UWB ソリューションよりもコスト効率が高くなります。
シームレスな統合と相互運用性
Bluetooth チャネル サウンディングは既存の Bluetooth テクノロジーによって導入され、確立されたインフラストラクチャやデバイスに簡単にシームレスに統合できます。これは、企業や開発者が追加のチップセットを必要とせずに、安全かつ低コストで正確な測位ソリューションにすぐに簡単にアクセスできることを意味します。
Bluetooth チャネル サウンディングの前例のない精度、セキュリティ、柔軟性により、多くのアプリケーションの障壁が打ち破られます。このテクノロジーを採用する可能性があるのはどのユースケースですか?
高精度距離測定 (HADM) が好まれるのはどのユースケースですか?
高精度距離測定 (HADM) の用途は多岐にわたります。この新しいテクノロジーから大きなメリットが得られるユースケースをいくつか紹介します。
屋内ナビゲーション: 大規模なショッピング モールでは、チャネル サウンディングと電子棚札 (ESL) プロトコルなどの他の新しい Bluetooth テクノロジーを組み合わせることで、屋内ナビゲーション エクスペリエンスに革命をもたらし、ユーザーに正確な道順とリアルタイムの更新を提供できます。
資産管理: Bluetooth ベースのシステムは、産業および倉庫環境における資産追跡用に広く商品化されています。これらのシステムは、既存の Bluetooth Low Energy テクノロジーも活用して、性能基準を満たしています。開発者は、チャネル サウンディングを使用して、これらのシステムの測位精度を向上させることができます。これにより、紛失や盗難を防ぐだけでなく、在庫管理プロセスが合理化され、業務効率が向上します。
さらに、プロスポーツにおけるリアルタイムのアスリート追跡など、より要求の厳しいシステムに高度な機能を提供します。
車両キーレスエントリー: チャンネルサウンディングは、車両のキーレスエントリーにいくつかの利点をもたらします。このテクノロジーは、距離推定に受信信号強度表示 (RSSI) に依存する古いシステムと比較して、より高い精度を提供します。これにより、自動車メーカーは車両の Bluetooth アンテナの数を減らしながら精度基準を満たすことができます。これにより、Phone as a Key (PaaK) の全体的なコストが削減されます。さらに、チャンネルサウンディングセキュリティは、キーレスエントリーシステムに対するさまざまな潜在的な攻撃をブロックします。
つまり、前世代の Bluetooth 測位よりも高いセキュリティと精度が、その低電力プロファイルと低コストと相まって、Bluetooth チャネル サウンディングは産業/倉庫/消費者資産追跡、ESL システム、リアルタイム スポーツ/計測などのアプリケーションに最適です。フィットネス追跡、自動車デジタルキーなど。
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- 情報源： https://www.iotforall.com/how-bluetooth-channel-sounding-redefines-location-accuracy
