Channel Sounding功能將加入藍牙數(shù)字鑰匙

作為在消費電子領域發(fā)展的十分成功、在手機上已屬于常規(guī)功能且裝機率100%的藍牙技術，經過多年的發(fā)展已經被消費者們熟悉和信任。藍牙技術應用主要分為四大塊：音頻傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、設備網絡、位置服務?；谒{牙技術的位置服務是近年增長最快的藍牙?技術應用領域之一。汽車數(shù)字鑰匙在車輛訪問控制領域發(fā)揮著關鍵作用，是藍牙技術在位置服務應用中的重要方向。

藍牙技術應用的四大領域

圖1藍牙技術應用的四大領域

1. 音頻傳輸：無線耳機、無線音箱、車載系統(tǒng)
2. 數(shù)據(jù)傳輸：運動與健身、電腦外設與配件、健康與保健
3. 數(shù)據(jù)網絡：聯(lián)網照明控制、監(jiān)控系統(tǒng)、電子貨架標簽
4. 位置服務：資產跟蹤、室內導航、個人尋物、數(shù)字鑰匙

藍牙技術在位置服務領域增長最快

基于藍牙技術的位置服務是近年增長最快的藍牙技術應用領域之一，藍牙位置服務設備目前的年出貨量超過2.5億，預計將在2027年達到5.15億（2023-2027年復合增長率20%）。

圖2藍牙位置服務設備年出貨量

藍牙位置服務基本原理及應用方向

應用于位置服務的藍牙技術，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，藍牙接收器根據(jù)接收信號的強度計算出與藍牙發(fā)射器的距離；在測量方位角方面，藍牙接收器通過尋向功能計算來自藍牙發(fā)射器的信號方向。

圖3藍牙位置服務基本原理

藍牙位置服務——資產跟蹤

在實時定位系統(tǒng)（RTLS）中，基于藍牙位置服務的資產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. 貼在資產上的移動藍牙標簽發(fā)射一個信號；
2. 系統(tǒng)中的固定藍牙接收器接收到該信號并計算，向中央位置引擎報告標簽的距離/方向；
3. 中央位置引擎接收到多個距離/方向報告，使用三邊測量法/三角測量法計算藍牙標簽在區(qū)域內的位置。

圖4藍牙位置服務——資產跟蹤工作原理

藍牙位置服務——室內導航

在室內定位系統(tǒng)（IPS）中，基于藍牙位置服務的室內導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. 固定藍牙定位器發(fā)射一個信號；
2. 移動藍牙接收設備接收到該信號并計算出每個定位器的距離/方向；
3. 設備上的位置引擎使用三邊測量法/三角定位法計算并顯示設備在某個區(qū)域內的位置。

圖5藍牙位置服務——室內導航工作原理

藍牙位置服務——個人尋物

在尋物解決方案（IFS）中，基于藍牙位置服務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. 移動藍牙標簽發(fā)射一個信號；
2. 移動藍牙智能手機接收該信號；
3. 智能手機上的軟件使用信號數(shù)據(jù)計算出標簽的距離/方向。

圖6藍牙位置服務——個人尋物工作原理

藍牙位置服務——數(shù)字鑰匙

為什么數(shù)字鑰匙廠商選擇藍牙？

1.藍牙是消費者熟悉和信任的技術

• 目前所有手機均搭載藍牙
• 到2023年，93%的新汽車將藍牙作為標準配置，全球道路上超過一半的車輛搭載藍牙

2.藍牙的基石是互通性

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

3.眾多廠商組成的生態(tài)圈不斷擴大

• 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
• 功能路線圖不斷擴展

4.全世界都在轉向藍牙定位解決方案

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

在數(shù)字鑰匙系統(tǒng)（DKS）中，基于藍牙位置服務的數(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. 當智能設備在車輛的藍牙通信范圍內時，與系統(tǒng)建立連接；
2. 車身上的固定藍牙天線接收到信號并使用該信號計算，然后向中央裝置報告數(shù)字鑰匙的距離/方向；
3. 中央裝置接收到多個天線的報告，并使用三邊測量法/三角測量法計算出數(shù)字鑰匙在區(qū)域內的位置。

圖7藍牙位置服務——數(shù)字鑰匙工作原理

信馳達藍牙數(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鍵入口，幾乎所有品牌的汽車都已經計劃開發(fā)了基于藍牙技術的汽車數(shù)字鑰匙，2023年藍牙數(shù)字鑰匙和配件的出貨量預計已經達到3100萬。信馳達在藍牙數(shù)字鑰匙方案上已有多款符合車規(guī)級藍牙模塊成功裝車量產，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℃，提供藍牙低功耗特性：無線電、藍牙協(xié)議棧、配置文件和客戶應用程序的所需空間，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信馳達藍牙數(shù)字鑰匙方案

藍牙位置服務新技術——Channel Sounding

Channel Sounding技術定位原理

目前基于藍牙RSSI進行距離測量、基于AoA/AoD測量方位角的定位技術，容易受到環(huán)境電磁條件及傳輸介質影響從而使測量精度降低，且這種無安全機制的測量容易受到攻擊從而導致錯誤的測量結果。因此，未來在最新藍牙版本中將引入低功耗藍牙（BLE）的 Channel Sounding 功能，可同時通過相位測量及RTT（往返時間）測量來進行距離估算并相互修正使得藍牙測距精度更高且具備安全防護機制。其實現(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備交換數(shù)據(jù)包并使用出發(fā)時間（ToD）及到達時間（ToA）估算飛行時間（TOF），最后利用ToF估算距離。

圖9? 相關時間的定義

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

圖10? 計算公式

Channel Sounding 最新進展與現(xiàn)狀

1.成員公司對Channel Sounding 的動力和支持力度不斷加強

• 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，討論的主題涉及準確性、安全性、性能和法規(guī)
• DENSO與CCC內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.各大供應商基于當前規(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規(guī)格解決方案

6.預計規(guī)范在2024年發(fā)布

生態(tài)圈與 Channel Sounding 規(guī)范制定

1. 眾多藍牙成員公司都積極參與規(guī)范制定
2. 部分成員公司

關于信馳達

深圳市信馳達科技有限公司（RF-star）是一家專注于物聯(lián)網射頻通信方案的高新技術企業(yè)，車聯(lián)網聯(lián)盟（CCC）和智慧車聯(lián)產業(yè)生態(tài)聯(lián)盟（ICCE）會員，通過ISO9001和IATF16949質量體系認證。2010年成立之初即成為美國TI公司官方授權方案商，之后陸續(xù)得到Silicon Labs、Nordic、Realtek、Espressif、ASR、卓勝微等海內外知名芯片企業(yè)的認可和支持。公司提供物聯(lián)網無線模塊和應用方案，包括BLE、Wi-Fi、UWB、Zigbee、Thread、Matter、Sub-1G、Wi-SUN、LoRa等。欲了解更多信息，請訪問公司網站www.szrfstar.com或關注微信公眾號“信馳達科技”，購買樣品請在淘寶APP上搜索“信馳達”進入官方店鋪購買。