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藍(lán)牙Channel Sounding是先革自己的命?

2024-10-28 09:33 智能通信定位圈
關(guān)鍵詞:藍(lán)牙低功耗定位

導(dǎo)讀:藍(lán)牙信道CS的未來(lái)前景出路

《2025中國(guó)高精度定位技術(shù)產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》正在調(diào)研階段,目前已經(jīng)參與調(diào)研的企業(yè)有:

長(zhǎng)沙馳芯半導(dǎo)體科技有限公司

北京瀚巍創(chuàng)芯電子技術(shù)有限公司

深圳捷揚(yáng)微電子有限公司

深圳芯邦科技股份有限公司

深圳市匯頂科技股份有限公司

瑞馳博方(北京)科技有限公司

乾位智通(深圳)技術(shù)有限公司

深圳核芯物聯(lián)科技有限公司

北京全跡科技有限公司

深圳市明裕豐科技有限公司

江蘇卓勝微電子股份有限公司

成都精位科技有限公司

安徽歐思微科技有限公司

成都九壹通智能科技股份有限公司

深圳市天工測(cè)控技術(shù)有限公司

深圳珈港電子科技有限公司

……

歡迎高精度定位產(chǎn)業(yè)圈的朋友參與調(diào)研,聯(lián)系方式見(jiàn)文末。

不久前,藍(lán)牙正式發(fā)布了6.0版本,該版本最大的亮點(diǎn)是增加了一種新的藍(lán)牙高精度定位技術(shù):Channer Sounding。本文就詳細(xì)的聊聊Channel Sounding。

01 藍(lán)牙Channel Sounding新在哪里?

此前,藍(lán)牙的定位能力有兩種,一種是基于信號(hào)強(qiáng)度的算法(RSSI)、另外一種是基于角度的測(cè)算(AoA與AoD)。

藍(lán)牙已有的兩類(lèi)定位模式都有各自的缺點(diǎn),RSSI定位精度不夠,且最致命的是穩(wěn)定性差,信號(hào)容易漂;而AoA雖然定位精度不錯(cuò),但是需要陣列天線,且2.4GHz頻段下的陣列天線尺寸很大,在消費(fèi)電子產(chǎn)品中顯然是做不進(jìn)去的。

所以,藍(lán)牙需要一種新的定位模式來(lái)與UWB技術(shù)進(jìn)行PK,Channel Sounding也由此誕生。

具體來(lái)說(shuō),Channel Sounding包含了兩種不同的距離測(cè)量方法:

相位測(cè)距(PBR):利用無(wú)線電信號(hào)的相位特性,通過(guò)測(cè)量不同頻率信號(hào)的相位變化來(lái)估算距離。

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往返時(shí)間(RTT):通過(guò)測(cè)量信號(hào)在兩個(gè)設(shè)備間往返的時(shí)間來(lái)計(jì)算飛行時(shí)間(ToF),從而估算距離。

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測(cè)相位+測(cè)往返時(shí)間一方面對(duì)于定位精度有顯著的提升,另外一方面,對(duì)于穩(wěn)定性也提升了很多。

02 藍(lán)牙Channel Sounding相比于RSSI與AoA有哪些提升?

Channel Sounding相較于RSSI提升的點(diǎn)體現(xiàn)在:

定位精度:根據(jù)筆者了解的信息,CS的定位精度在理想的環(huán)境下甚至可以做到20-30cm的誤差,這相比于RSSI幾米的誤差有數(shù)量級(jí)的提升。

定位穩(wěn)定性:因?yàn)镃S的定位機(jī)制采用的是相位測(cè)量和RTT測(cè)量相結(jié)合的方式,穩(wěn)定性提升了很多。

安全性:藍(lán)牙廣播信號(hào)一個(gè)讓人詬病的點(diǎn)就是容易被中繼攻擊,而加上RTT模式后,每個(gè)信號(hào)同樣都有時(shí)間戳,有效的防止了中繼攻擊。

Channel Sounding相較于AoA提升的點(diǎn)在體現(xiàn)在CS可以單天線就可以工作,當(dāng)然雙天線的方案性能表現(xiàn)會(huì)更優(yōu)一些,且同樣的也在防中繼攻擊方面有提升。

03 Channel Sounding同樣也犧牲了一些東西

任何事物都有兩面性,CS在定位測(cè)距性能的提升,同樣也犧牲了一些東西。

首先是功耗,因?yàn)镃S要不斷的測(cè)算PBR與RTT,這會(huì)讓MCU處于高頻次的工作狀態(tài),目前市場(chǎng)上沒(méi)有成熟的藍(lán)牙CS芯片可供參考,但是根據(jù)某藍(lán)牙芯片廠商的說(shuō)法是,CS的峰值電流達(dá)到了80mA(單天線),或許未來(lái)產(chǎn)品成熟后功耗會(huì)得到優(yōu)化,但這個(gè)功耗事實(shí)上已經(jīng)跟目前國(guó)產(chǎn)的UWB芯片功耗差不多了(目前國(guó)產(chǎn)的UWB芯片峰值電流在30-40mA),所以CS是犧牲了BLE的低功耗優(yōu)勢(shì)的。

其次則是數(shù)據(jù)傳輸能力,之前的藍(lán)牙每個(gè)信道的帶寬是2M,而CS為了增加PBR與RTT能力,增加了很多新的信道,但這也就把每個(gè)信道的帶寬從2M降到了1M,這同樣的犧牲了一定的數(shù)傳能力。

最后是MCU的能力,市場(chǎng)上的藍(lán)牙芯片基本都SoC化了,也都有MCU,但CS的出現(xiàn),對(duì)于MCU的性能要求更高,需要更好的算力資源,這會(huì)增加芯片的成本。

04 Channel Sounding雖然對(duì)標(biāo)UWB,但最可能的是替代目前已有的藍(lán)牙定位市場(chǎng)

筆者在此前也寫(xiě)過(guò),UWB與藍(lán)牙在“相互偷家”。

藍(lán)牙為了對(duì)標(biāo)UWB的精準(zhǔn)定位能力,推出了與UWB定位機(jī)制相似的CS。

而UWB為了對(duì)標(biāo)藍(lán)牙的數(shù)傳能力,也在研究做一個(gè)廣播標(biāo)準(zhǔn),市場(chǎng)上也有企業(yè)在研究基于UWB的音頻傳輸功能等。

而且,此前藍(lán)牙最大的優(yōu)勢(shì)——手機(jī)都有藍(lán)牙芯片這一點(diǎn)看起來(lái)也在被UWB快速追趕,iPhone已經(jīng)標(biāo)配了UWB好幾年,三星也在高端機(jī)型普及了UWB(目前用的NXP芯片),而基于高通的“Wi-Fi+藍(lán)牙+UWB”三合一的芯片預(yù)計(jì)在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)陸續(xù)亮相手機(jī)新品中。

所以藍(lán)牙雖然很努力,但是依然擋不住UWB的趨勢(shì)。

具體到各自的性能,Channel Sounding的出現(xiàn)很重要的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景是數(shù)字車(chē)鑰匙,而事實(shí)上,數(shù)字車(chē)鑰匙選用UWB很重要的一個(gè)點(diǎn)就是車(chē)載活體檢測(cè)雷達(dá)功能,因?yàn)檫@個(gè)功能在歐洲市場(chǎng)是強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn),而在其他市場(chǎng),也同樣會(huì)形成大家默認(rèn)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

甚至有部分車(chē)型上了UWB,單純只是為了做活體檢測(cè)雷達(dá),而不是數(shù)字車(chē)鑰匙。由此可見(jiàn),UWB在汽車(chē)市場(chǎng),是藍(lán)牙CS所取代不了的。

而擴(kuò)展到其他的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位與測(cè)距的場(chǎng)景,這個(gè)的場(chǎng)景如果需要做比較精準(zhǔn)的定位,往往需要測(cè)向,比如遙控器、無(wú)感支付等,這就需要陣列天線,這對(duì)藍(lán)牙CS來(lái)說(shuō)同樣是不利的。

同樣的,藍(lán)牙BLE的低功耗優(yōu)勢(shì)是UWB所不具備的,目前市場(chǎng)上的多數(shù)UWB產(chǎn)品,甚至是用在B端行業(yè)的UWB產(chǎn)品,也往往有BLE芯片,用來(lái)做配對(duì)、喚醒等工作,以及在部分定位場(chǎng)景中用來(lái)做補(bǔ)充。

所以,UWB也無(wú)法替代藍(lán)牙。

那說(shuō)了這么多,藍(lán)牙CS的潛在應(yīng)用在哪里?或許就是在目前藍(lán)牙RSSI的定位場(chǎng)景中形成平替。

當(dāng)然即便實(shí)現(xiàn)對(duì)RSSI市場(chǎng)的平替都不是一件容易的事,一方面是CS的功耗高于RSSI很多,功耗就是成本;另外一方面,則是因?yàn)樗{(lán)牙6.0對(duì)于物理層的改變,5.X版本的藍(lán)牙無(wú)法通過(guò)OTA升級(jí)到6.0,需要完全重新部署(這個(gè)點(diǎn)我們會(huì)在后續(xù)的系列文章中詳細(xì)討論)。對(duì)于應(yīng)用方來(lái)說(shuō),同樣也需要很長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行替代滲透。

關(guān)于藍(lán)牙Channel Sounding的前景,讀者朋友們有什么想法,歡迎留言討論。

PS:由AIoT星圖研究院出品的《2025中國(guó)高精度定位技術(shù)產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》正在調(diào)研中,歡迎產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)免費(fèi)參與調(diào)研。

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