Sokunk számára bosszúságot okoz, ha egy adott eszköz eltűnik a saját munkahelyünkről, ami gyakran késedelmet is eredményez. A nagy léptékű üzemeltetési környezetben azonban az eszközök és egyéb eszközök nyomon követésének elmulasztása rendkívül káros hatással lehet a termelékenységre, és jelentős költségekkel járhat.
Évek óta segíti a Bluetooth-alapú helymeghatározás a csapatokat az eszközök felkutatásában és nyomon követésében számos alkalmazás keretében, olyan módszerek alkalmazásával, mint a jelenlét-érzékeléshez használt RSSI-jeladók (Received Signal Strength Indicator) és az irányhatározáshoz használt AoA-konfigurációk (Angle-of-Arrival). A Bluetooth Core 6.0 specifikáció ezekre a képességekre épít a Bluetooth Channel Sounding (csatornaszondázás) technológiával, amely új lehetőségeket kínál a Bluetooth-távolságmérés terén, amikor nagy pontosságra van szükség.
Mi az a CS, és hogyan működik?
A Bluetooth CS egy olyan technika, amely két Bluetooth-eszköz közötti pontos távolságmérést tesz lehetővé, 1 méter alatti pontossággal. Két módszert ötvöz, hogy a mérési vagy kommunikációs eltérések észlelésével javítsa a megbízhatóságot és a biztonságot. Az első módszer, a fázisalapú távolságmérés (PBR) (1. ábra, felső rész), több rádiófrekvencián végzett fáziskülönbség-méréseket használ a kezdeményező eszköz és a visszaverő eszköz közötti távolság pontos meghatározásához, amelyek rendre a próbajeleket küldik és fogadják.
A második módszer, a megfordulási idő (RTT) (1. ábra, alul), egy speciális csomagcserét alkalmaz. A távolságot ezután a repülési idő (ToF) számítások segítségével határozzák meg, amelyek figyelembe veszik a visszaverődés idejét.
Ezen módszerek alkalmazásával a CS jobb ellenállóképességet biztosít a többutas terjedéssel szemben (azaz amikor ugyanaz a jel több visszaverődési útvonalon érkezik meg), és mindezt viszonylag alacsony energiafogyasztás és költség mellett, más vezeték nélküli távolságmérő technológiákhoz képest.
A nagy pontosságú Bluetooth-távolságmérés pontosabb nyomon követést és akár geofencinget is lehetővé tesz olyan alkalmazások számára, mint a kiskereskedelmi eszközök nyomon követése, a mikromobilitás, az orvosi eszközök, a hálózatba kapcsolt szerszámok és az intelligens gyártás. A Bluetooth CS emellett javíthatja az intelligens épületek beléptetési biztonságát is azzal, hogy biztosítja, hogy a zárak csak akkor nyíljanak meg, ha engedélyezett eszközök egy pontosan meghatározott hatótávolságon belül vannak. Hasonlóképpen, a pontos távolságmérés lehetővé teszi az intelligens otthoni eszközök számára az energiatakarékosságot azáltal, hogy csak akkor aktiválnak bizonyos funkciókat, amikor a felhasználók a hatótávolságon belül tartózkodnak.
Mivel a Bluetooth széles körben elterjedt a meglévő eszközökben, a CS-funkciók hozzáadása a már kialakult ökoszisztémákra épül. Ez azt jelenti, hogy ahelyett, hogy saját CS-áramköröket tervezne egy tárgyak internete (IoT) alkalmazáshoz, a célalkalmazásaihoz olyan vezeték nélküli modulokat használhat a CS beépítéséhez, amelyek egyszerre támogatják a Bluetooth Core 6.0-t és a CS-t.
Kompakt Bluetooth-modulok a következő generációs IoT-hez
Az u-blox NORA-B2 series magas fokú integrációjú megoldásokat kínál a Bluetooth Core 6.0 funkciók új vagy meglévő rendszerekbe történő beépítéséhez. Ezeket a Bluetooth Low Energy (BLE) modulokat professzionális szintű IoT-alkalmazásokban való önálló működésre
tervezték, és modelltől függően támogatják a Thread, a Zigbee és a Matter csatlakozási szabványokat is.
A sorozat két kompakt beépítési lehetőséget kínál. A NORA-B201-00B (2. ábra, balra) mérete 11,2 × 10,4 milliméter (mm), és tartalmaz egy csatlakozót külső antenna csatlakoztatásához. A hasonló NORA-B206-00B modul (2. ábra, jobbra) mérete 14,3 × 10,4 mm, és beépített nyomtatott áramköri lap (PCB) antennával rendelkezik.
Minden modul középpontjában egy Nordic Semiconductor nRF54L rendszerchip (SoC) található. Ez az SoC Bluetooth Core 6.0 kapcsolódási lehetőséget garantál, és egy ARM Cortex-M33 mag hajtja, amely képes komplex alkalmazások futtatására – a hálózatra kapcsolt elektromos szerszámok visszarúgás-védelmétől kezdve a hordható egészségügyi monitorok adatelemzéséig. A Nordic rendszerchip emellett biztonságos indítást, biztonságos tárolást és manipuláció-érzékelést is biztosít, védve ezzel az eszközöket és a tárolt hitelesítő adatokat.
A NORA-B2 sorozat bőséges rugalmasságot nyújt a legkülönbözőbb alkalmazási igények kielégítéséhez:
- A három memóriaválasztási lehetőség lehetővé teszi a tervezők számára, hogy az
alkalmazás követelményeihez és a költségekhez igazítsák a megoldást.
- A számos interfészlehetőség – többek között az UART, SPI, I²C és NFC – biztosítja
a perifériák sokoldalú használatát.
- Az 1,7–3,5 volt közötti tápfeszültség megkönnyíti a meglévő tervekbe való
integrálást.
- A –40 és 85 °C közötti hőmérsékleti tartomány lehetővé teszi a működést zord ipari
körülmények között is.
Az u-blox ezeket a BLE-modulokat globális tanúsítványokkal és átfogó fejlesztőeszközökkel kínálja, hogy felgyorsítsa a termékek piacra dobását.
Bluetooth CS fejlesztői kártya – Gyors útmutató
Az EVK-NORA-B2 sorozatú fejlesztőkártyák (3. ábra) lehetővé teszik a Bluetooth CS-alkalmazások fejlesztésének megkezdését egyedi hardver nélkül. A kártyák hozzáférési lehetőséget adnak a modul interfészeihez, és támogatják a külső érzékelőkhöz és perifériás bővítőkártyákhoz való csatlakozást. A 31-es GPIO-csatlakozó, az árammérés és a tápfeszültség-bemenet számára csatlakozósorok állnak rendelkezésre.
A kártyák gombelemmel is táplálhatók, hogy jobban szimulálják a valós körülmények között alkalmazott kialakításokat. Alternatív megoldásként az USB-C-csatlakozón keresztüli áramellátás is lehetséges, valamint támogatja a COM- és hibakeresési műveleteket, amelyek a SEGGER J-Link-csatlakozón keresztül is végrehajthatók. A gombok és az állapotjelző LED-ek lehetővé teszik az azonnali tesztelést és az alkalmazásfejlesztést.
A különálló gazdagép-processzorral rendelkező rendszerek esetében az u-blox alternatív NORA-B2 modulokat kínál, például az u-blox NORA-B2 series, amelyre előre telepítve van az u-blox u-connectXpress software, így azonnal használatra kész, biztonságos IoT-kapcsolatot biztosítanak. A szoftver egy könnyen használható parancssori alkalmazásprogramozási interfészen (API) keresztül egyszerűsíti a Bluetooth-stack konfigurálását. A Bluetooth Core 6.0 funkciók – beleértve a CS-t is – tervezett támogatása lehetővé teszi a fejlesztők számára, hogy előzetes szakértelem nélkül is hozzáadják ezt a képességet, ezzel jelentősen csökkentve a piacra lépés idejét azoknak a tervezőknek, akik nem rendelkeznek Bluetooth-szakértelemmel.
Következtetés
A Bluetooth CS a Bluetooth Core 6.0 specifikáció egyik kiemelkedő funkciója, amely nagy pontosságú nyomkövetést, geofencinget és távolságalapú interakciókat tesz lehetővé számos alkalmazásban. Az u-blox NORA-B2 sorozat kompakt, teljes funkcionalitású megoldásokat kínál, amelyek biztosítják ezt a funkcionalitást, és támogatják a modern IoT-alkalmazásokat anélkül, hogy teljesen új vezeték nélküli infrastruktúrára lenne szükség.
Rolf Horn
Applications Engineer
DigiKey Germany
Tel.: +49 89 2444 8 x 16817
E-mail: rolf.horn@digikey.com
