Silicon Labs基于BG2x系列蓝牙SoC和软件工具的蓝牙6.0信道探测的创新应用案例

时间： 2024-10-22 来源：Silicon Labs公众号

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蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）近期发布新的蓝牙6.0标准，并推出信道探测（Channel Sounding）技术，可用于从智能门锁和门禁系统到资产追踪和管理的各个领域，释放了物联网的真正潜力，并通过实现智能和情境感知系统的最高精度距离测量，创建无缝的互联网络。本文将概略说明信道探测的基础概念和新兴的应用案例，最后还将介绍如何通过SILICON LABS（芯科科技）的BG2x系列蓝牙SoC和软件工具来快速实现此一新功能。

信道探测的优势

●信道探测先前称为高精度距离测量（HADM），该技术基于相位测距（PBR）、往返时间（RTT）或两者并用，精确测量两台低功耗蓝牙连接设备之间的距离。

●该技术可实现连接导向式双向测距。

●支持设备之间多达四个天线路径—最大限度地减少多路径影响，从而提高准确性。

●提供增强的内置安全功能，以降低中间人或中继攻击风险。

信道探测如何运作

信道探测是一种估算两台设备之间距离的方法，两台设备分别被指定为启动器和反射器。这两台设备跨越 72个RF物理信道交换信息，首先由启动器发射信息，然后由反射器作出响应。这种交替的发射和接收可实现精确的距离测量。该技术采用相位测距 (PBR) 或往返时间 (RTT) 或两者并用，以在 2.4 GHz 频谱范围内实现准确协调。该技术还支持一到四个天线路径，以提高测量准确性和可靠性。

往返时间(RTT)

通信信道中的往返时间 (RTT) 是指信号从启动器行进到反射器并再次返回所需的持续时间。通过评估飞行时间（ToF，启动器和反射器之间交换数据包所需的时间），可以估算距离。为此，两台设备均记录到达时间 (ToA) 和发射时间 (ToD)。分析启动器和反射器的ToA和ToD之间的差异能为实现可靠的距离计算提供必要数据。而且就安全性而言，由于时间无法逆转，RTT也被认为是高度安全的。

相位测距(PBR)

相位测距 (PBR) 利用 RF 信号中的相位旋转原理确定距离。在此过程中，启动器发送具有特定频率和振幅信息的信号，反射器则会在发送响应之前测量接收到的信号的相位。通过比较来自两台设备的信号之间的相位差，可以确定设备间的相对距离。PBR 具有显著的安全优势，较之 RSSI（接收的信号强度指示）等方法尤其如此。鉴于操作相位信息具有复杂性，PBR 是较为安全的测距技术。

蓝牙信道探测的目标应用

第一类：接近感知

开发低功耗蓝牙设备，用于安全控制和空间门禁控制。

地理围栏：地理围栏用于通过限制对特定预定义区域的访问以及跟踪智能设备及其移动来实现自动化并增强安全性。信道探测有助于优化地理围栏应用并提高网络的性能和可靠性。

门锁：智能锁可以使用智能设备远程进行控制，并且仅允许处于指定访问范围内的授权设备进入。信道探测可用于提高这些设备的准确性和可靠性，并有助于提高它们的安全性。

无线遥控门锁：信道探测可确保只有处在预定义的系统（例如车辆）接近范围内的授权用户和设备才能访问系统。

第二类：定位解决方案

适用于资产管理和个人物品追踪等应用。很好地融合了精确和便利的优势。

仓库管理：仓库管理包括监控仓库中的货物存储；跟踪货物移动、库存控制；以及管理其他运营和物流。信道探测可以帮助提高仓库管理系统的效率并进行系统优化。

宠物追踪：宠物跟踪是另一种应用，可以使用信道探测提高位置跟踪和查找的准确性，帮助主人随时了解宠物的行踪。

物品追踪：与其他定位解决方案一样，信道探测有助于提高物品跟踪定位设备的准确性和可靠性。

信道探测用例

上车门禁

信道探测的一个主要用例是遥控无钥匙上车。该技术用于通过测距进行区域检测，验证接近的用户并解锁车辆。它在数据信道之间建立的连接（在本例中，是钥匙扣或手机与汽车上的锚点之间的连接）上使用蓝牙测距。

室内测距

信道探测为医院、仓库等设施提供解决方案，实现受限访问和资产追踪。它对门口的人员进行授权，经过身份验证后允许其进入，从而提高安全性。它还可以用于监控资产，如医疗设备或其他高价值物品。

芯科科技信道探测解决方案

信道探测Radio Board（xG24-RB4198A）

EFR32xG24 信道探测无线电板xG24-RB4198A旨在与无线Pro套件主板（不包括）配合使用，以支持使用信道探测进行蓝牙LE连接距离估计的产品的开发和原型设计。该套件包括一块无线电板，建议已有主板可用的人士使用。对于信道探测应用，您需要一个发起者和反射者，因此您额外需要一块无线电板。

信道探测Pro Kit (xG24-PK6036A)

EFR32xG24开发套件

xG24开发套件是一款紧凑、功能丰富的开发平台。该套件为使用信道探测通过低功耗蓝牙连接执行距离估计的产品提供了最快的开发和原型设计路径。这个开发平台提供双天线设计，支持高达+10dBm的输出功率，并支持加速度计。该平台可以通过USB连接或钮扣电池供电。

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