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藍牙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:藍牙低功耗定位

導(dǎo)讀:藍牙信道CS的未來前景出路

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

長沙馳芯半導(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)系方式見文末。

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

01 藍牙Channel Sounding新在哪里?

此前,藍牙的定位能力有兩種,一種是基于信號強度的算法(RSSI)、另外一種是基于角度的測算(AoA與AoD)。

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

所以,藍牙需要一種新的定位模式來與UWB技術(shù)進行PK,Channel Sounding也由此誕生。

具體來說,Channel Sounding包含了兩種不同的距離測量方法:

相位測距(PBR):利用無線電信號的相位特性,通過測量不同頻率信號的相位變化來估算距離。

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往返時間(RTT):通過測量信號在兩個設(shè)備間往返的時間來計算飛行時間(ToF),從而估算距離。

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測相位+測往返時間一方面對于定位精度有顯著的提升,另外一方面,對于穩(wěn)定性也提升了很多。

02 藍牙Channel Sounding相比于RSSI與AoA有哪些提升?

Channel Sounding相較于RSSI提升的點體現(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)量級的提升。

定位穩(wěn)定性:因為CS的定位機制采用的是相位測量和RTT測量相結(jié)合的方式,穩(wěn)定性提升了很多。

安全性:藍牙廣播信號一個讓人詬病的點就是容易被中繼攻擊,而加上RTT模式后,每個信號同樣都有時間戳,有效的防止了中繼攻擊。

Channel Sounding相較于AoA提升的點在體現(xiàn)在CS可以單天線就可以工作,當然雙天線的方案性能表現(xiàn)會更優(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在定位測距性能的提升,同樣也犧牲了一些東西。

首先是功耗,因為CS要不斷的測算PBR與RTT,這會讓MCU處于高頻次的工作狀態(tài),目前市場上沒有成熟的藍牙CS芯片可供參考,但是根據(jù)某藍牙芯片廠商的說法是,CS的峰值電流達到了80mA(單天線),或許未來產(chǎn)品成熟后功耗會得到優(yōu)化,但這個功耗事實上已經(jīng)跟目前國產(chǎn)的UWB芯片功耗差不多了(目前國產(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)勢的。

其次則是數(shù)據(jù)傳輸能力,之前的藍牙每個信道的帶寬是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,市場上的藍牙芯片基本都SoC化了,也都有MCU,但CS的出現(xiàn),對于MCU的性能要求更高,需要更好的算力資源,這會增加芯片的成本。

04 Channel Sounding雖然對標UWB,但最可能的是替代目前已有的藍牙定位市場

筆者在此前也寫過,UWB與藍牙在“相互偷家”。

藍牙為了對標UWB的精準定位能力,推出了與UWB定位機制相似的CS。

而UWB為了對標藍牙的數(shù)傳能力,也在研究做一個廣播標準,市場上也有企業(yè)在研究基于UWB的音頻傳輸功能等。

而且,此前藍牙最大的優(yōu)勢——手機都有藍牙芯片這一點看起來也在被UWB快速追趕,iPhone已經(jīng)標配了UWB好幾年,三星也在高端機型普及了UWB(目前用的NXP芯片),而基于高通的“Wi-Fi+藍牙+UWB”三合一的芯片預(yù)計在未來幾個月內(nèi)陸續(xù)亮相手機新品中。

所以藍牙雖然很努力,但是依然擋不住UWB的趨勢。

具體到各自的性能Channel Sounding的出現(xiàn)很重要的一個應(yīng)用場景是數(shù)字車鑰匙,而事實上,數(shù)字車鑰匙選用UWB很重要的一個點就是車載活體檢測雷達功能,因為這個功能在歐洲市場是強制標準,而在其他市場,也同樣會形成大家默認的一個標準。

甚至有部分車型上了UWB,單純只是為了做活體檢測雷達,而不是數(shù)字車鑰匙。由此可見,UWB在汽車市場,是藍牙CS所取代不了的。

而擴展到其他的點對點定位與測距的場景,這個的場景如果需要做比較精準的定位,往往需要測向,比如遙控器、無感支付等,這就需要陣列天線,這對藍牙CS來說同樣是不利的。

同樣的,藍牙BLE的低功耗優(yōu)勢是UWB所不具備的,目前市場上的多數(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,用來做配對、喚醒等工作,以及在部分定位場景中用來做補充。

所以,UWB也無法替代藍牙。

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

當然即便實現(xiàn)對RSSI市場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,則是因為藍牙6.0對于物理層的改變,5.X版本的藍牙無法通過OTA升級到6.0,需要完全重新部署(這個點我們會在后續(xù)的系列文章中詳細討論)。對于應(yīng)用方來說,同樣也需要很長的時間進行替代滲透。

關(guān)于藍牙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中國高精度定位技術(shù)產(chǎn)業(yè)白皮書》正在調(diào)研中,歡迎產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)免費參與調(diào)研。

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