Channel Sounding功能將加入藍(lán)牙數(shù)字鑰匙

作為在消費(fèi)電子領(lǐng)域發(fā)展的十分成功、在手機(jī)上已屬于常規(guī)功能且裝機(jī)率100%的藍(lán)牙技術(shù)，經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)被消費(fèi)者們熟悉和信任。藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用主要分為四大塊：音頻傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、位置服務(wù)。基于藍(lán)牙技術(shù)的位置服務(wù)是近年增長最快的藍(lán)牙?技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域之一。汽車數(shù)字鑰匙在車輛訪問控制領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，是藍(lán)牙技術(shù)在位置服務(wù)應(yīng)用中的重要方向。

藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用的四大領(lǐng)域

圖1藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用的四大領(lǐng)域

1. 音頻傳輸：無線耳機(jī)、無線音箱、車載系統(tǒng)
2. 數(shù)據(jù)傳輸：運(yùn)動與健身、電腦外設(shè)與配件、健康與保健
3. 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)：聯(lián)網(wǎng)照明控制、監(jiān)控系統(tǒng)、電子貨架標(biāo)簽
4. 位置服務(wù)：資產(chǎn)跟蹤、室內(nèi)導(dǎo)航、個人尋物、數(shù)字鑰匙

藍(lán)牙技術(shù)在位置服務(wù)領(lǐng)域增長最快

基于藍(lán)牙技術(shù)的位置服務(wù)是近年增長最快的藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域之一，藍(lán)牙位置服務(wù)設(shè)備目前的年出貨量超過2.5億，預(yù)計(jì)將在2027年達(dá)到5.15億（2023-2027年復(fù)合增長率20%）。

圖2藍(lán)牙位置服務(wù)設(shè)備年出貨量

藍(lán)牙位置服務(wù)基本原理及應(yīng)用方向

應(yīng)用于位置服務(wù)的藍(lán)牙技術(shù)，主要基于RSSI（Received Signal Strength Indication）測距和AoA/AoD（Angle of Arrival/Angle of Departure）測角。在測量距離方面，藍(lán)牙接收器根據(jù)接收信號的強(qiáng)度計(jì)算出與藍(lán)牙發(fā)射器的距離；在測量方位角方面，藍(lán)牙接收器通過尋向功能計(jì)算來自藍(lán)牙發(fā)射器的信號方向。

圖3藍(lán)牙位置服務(wù)基本原理

藍(lán)牙位置服務(wù)——資產(chǎn)跟蹤

在實(shí)時定位系統(tǒng)（RTLS）中，基于藍(lán)牙位置服務(wù)的資產(chǎn)跟蹤方案可以使系統(tǒng)能夠追蹤物品位置，其工作原理（移動發(fā)射器/固定接收器）如下：

1. 貼在資產(chǎn)上的移動藍(lán)牙標(biāo)簽發(fā)射一個信號；
2. 系統(tǒng)中的固定藍(lán)牙接收器接收到該信號并計(jì)算，向中央位置引擎報(bào)告標(biāo)簽的距離/方向；
3. 中央位置引擎接收到多個距離/方向報(bào)告，使用三邊測量法/三角測量法計(jì)算藍(lán)牙標(biāo)簽在區(qū)域內(nèi)的位置。

圖4藍(lán)牙位置服務(wù)——資產(chǎn)跟蹤工作原理

藍(lán)牙位置服務(wù)——室內(nèi)導(dǎo)航

在室內(nèi)定位系統(tǒng)（IPS）中，基于藍(lán)牙位置服務(wù)的室內(nèi)導(dǎo)航方案可以使物品能夠追蹤自己的位置，其工作原理（固定發(fā)射器/移動接收器）如下：

1. 固定藍(lán)牙定位器發(fā)射一個信號；
2. 移動藍(lán)牙接收設(shè)備接收到該信號并計(jì)算出每個定位器的距離/方向；
3. 設(shè)備上的位置引擎使用三邊測量法/三角定位法計(jì)算并顯示設(shè)備在某個區(qū)域內(nèi)的位置。

圖5藍(lán)牙位置服務(wù)——室內(nèi)導(dǎo)航工作原理

藍(lán)牙位置服務(wù)——個人尋物

在尋物解決方案（IFS）中，基于藍(lán)牙位置服務(wù)的個人尋物方案使個人能夠找到自己的物品，其工作原理（移動發(fā)射器/移動接收器）如下：

1. 移動藍(lán)牙標(biāo)簽發(fā)射一個信號；
2. 移動藍(lán)牙智能手機(jī)接收該信號；
3. 智能手機(jī)上的軟件使用信號數(shù)據(jù)計(jì)算出標(biāo)簽的距離/方向。

圖6藍(lán)牙位置服務(wù)——個人尋物工作原理

藍(lán)牙位置服務(wù)——數(shù)字鑰匙

為什么數(shù)字鑰匙廠商選擇藍(lán)牙？

1.藍(lán)牙是消費(fèi)者熟悉和信任的技術(shù)

• 目前所有手機(jī)均搭載藍(lán)牙
• 到2023年，93%的新汽車將藍(lán)牙作為標(biāo)準(zhǔn)配置，全球道路上超過一半的車輛搭載藍(lán)牙

2.藍(lán)牙的基石是互通性

• 世界級的規(guī)范流程、IoP、UPF和認(rèn)證計(jì)劃
• 成員和汽車行業(yè)組織之間的協(xié)作關(guān)系（CE4A、JASPAR、Thatcham、CCC、ICCE、CAAM等）

3.眾多廠商組成的生態(tài)圈不斷擴(kuò)大

• 健全的規(guī)范：接近+方向+安全測距
• 超低的功耗，并且仍在繼續(xù)降低
• 功能路線圖不斷擴(kuò)展

4.全世界都在轉(zhuǎn)向藍(lán)牙定位解決方案

• 眾多行業(yè)支持藍(lán)牙位置服務(wù)（如工業(yè)、制造業(yè)、住宅等）
• 藍(lán)牙技術(shù)與智能手機(jī)助力汽車電子行業(yè)快速提供位置服務(wù)

在數(shù)字鑰匙系統(tǒng)（DKS）中，基于藍(lán)牙位置服務(wù)的數(shù)字鑰匙方案用于解鎖和上鎖車門與空間，其工作原理（移動發(fā)射器/固定接收器）如下：

1. 當(dāng)智能設(shè)備在車輛的藍(lán)牙通信范圍內(nèi)時，與系統(tǒng)建立連接；
2. 車身上的固定藍(lán)牙天線接收到信號并使用該信號計(jì)算，然后向中央裝置報(bào)告數(shù)字鑰匙的距離/方向；
3. 中央裝置接收到多個天線的報(bào)告，并使用三邊測量法/三角測量法計(jì)算出數(shù)字鑰匙在區(qū)域內(nèi)的位置。

圖7藍(lán)牙位置服務(wù)——數(shù)字鑰匙工作原理

信馳達(dá)藍(lán)牙數(shù)字鑰匙

隨著近年來新能源汽車的迅速發(fā)展，作為連接人與車的關(guān)鍵入口，幾乎所有品牌的汽車都已經(jīng)計(jì)劃開發(fā)了基于藍(lán)牙技術(shù)的汽車數(shù)字鑰匙，2023年藍(lán)牙數(shù)字鑰匙和配件的出貨量預(yù)計(jì)已經(jīng)達(dá)到3100萬。信馳達(dá)在藍(lán)牙數(shù)字鑰匙方案上已有多款符合車規(guī)級藍(lán)牙模塊成功裝車量產(chǎn)，模塊基于TI CC2642R-Q1/CC2340R5-Q1開發(fā)，符合AEC-Q100汽車規(guī)格等級2，溫度范圍-40℃~+ 105℃，提供藍(lán)牙低功耗特性：無線電、藍(lán)牙協(xié)議棧、配置文件和客戶應(yīng)用程序的所需空間，提供靈活的硬件接口，用于連接傳感器，同時提供單電線和1+N多天線定位方案。

圖8信馳達(dá)藍(lán)牙數(shù)字鑰匙方案

藍(lán)牙位置服務(wù)新技術(shù)——Channel Sounding

Channel Sounding技術(shù)定位原理

目前基于藍(lán)牙RSSI進(jìn)行距離測量、基于AoA/AoD測量方位角的定位技術(shù)，容易受到環(huán)境電磁條件及傳輸介質(zhì)影響從而使測量精度降低，且這種無安全機(jī)制的測量容易受到攻擊從而導(dǎo)致錯誤的測量結(jié)果。因此，未來在最新藍(lán)牙版本中將引入低功耗藍(lán)牙（BLE）的 Channel Sounding 功能，可同時通過相位測量及RTT（往返時間）測量來進(jìn)行距離估算并相互修正使得藍(lán)牙測距精度更高且具備安全防護(hù)機(jī)制。其實(shí)現(xiàn)原理如下：

1.信道探測特性中的基于往返時間（RTT）的距離估算中兩臺設(shè)備交換數(shù)據(jù)包并使用出發(fā)時間（ToD）及到達(dá)時間（ToA）估算飛行時間（TOF），最后利用ToF估算距離。

圖9? 相關(guān)時間的定義

假定兩臺設(shè)備上的時基相同、ToD和ToA相對測量的距離精度足夠、兩臺設(shè)備間滿足視距條件且無反射則估算的距離為：

圖10? 計(jì)算公式

Channel Sounding 最新進(jìn)展與現(xiàn)狀

1.成員公司對Channel Sounding 的動力和支持力度不斷加強(qiáng)

• DENSO、TI、Qorvo、Alps Alpine、高通、恩智浦、英飛凌、博通、通用汽車等

2.車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(CCC)參與情況

• 在2023年3月的CCC成員會議上成功舉辦Channel Sounding研討會，討論的主題涉及準(zhǔn)確性、安全性、性能和法規(guī)
• DENSO與CCC內(nèi)的成員公司率先提出下一版數(shù)字鑰匙規(guī)格的變更請求

3.各大供應(yīng)商基于當(dāng)前規(guī)格向開發(fā)者介紹channel Sounding

• Lambda:4和IMEC
• 位置算法
• Alps Alpine和博通宣布于2022年底發(fā)布PaaK系統(tǒng)
• DENSO開發(fā)了多天線車載演示平臺

4.采取多組織、多公司共同參與的方法，積極滿足市場需求

5.目前已有平臺展示預(yù)規(guī)格解決方案

6.預(yù)計(jì)規(guī)范在2024年發(fā)布

生態(tài)圈與 Channel Sounding 規(guī)范制定

1. 眾多藍(lán)牙成員公司都積極參與規(guī)范制定
2. 部分成員公司

關(guān)于信馳達(dá)

深圳市信馳達(dá)科技有限公司（RF-star）是一家專注于物聯(lián)網(wǎng)射頻通信方案的高新技術(shù)企業(yè)，車聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（CCC）和智慧車聯(lián)產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)盟（ICCE）會員，通過ISO9001和IATF16949質(zhì)量體系認(rèn)證。2010年成立之初即成為美國TI公司官方授權(quán)方案商，之后陸續(xù)得到Silicon Labs、Nordic、Realtek、Espressif、ASR、卓勝微等海內(nèi)外知名芯片企業(yè)的認(rèn)可和支持。公司提供物聯(lián)網(wǎng)無線模塊和應(yīng)用方案，包括BLE、Wi-Fi、UWB、Zigbee、Thread、Matter、Sub-1G、Wi-SUN、LoRa等。欲了解更多信息，請?jiān)L問公司網(wǎng)站www.szrfstar.com或關(guān)注微信公眾號“信馳達(dá)科技”，購買樣品請?jiān)谔詫欰PP上搜索“信馳達(dá)”進(jìn)入官方店鋪購買。