Pencarian arah adalah praktik mengetahui arah transmisi sinyal yang diterima. Ini mendukung segala sesuatu dalam suatu sistem, dari melacak satwa liar hingga penerbangan dan navigasi bahari. Bluetooth menambahkan spesifikasi inti pencari arah opsional baru di Bluetooth terbaru 5.1. Fitur baru ini memungkinkan perangkat Bluetooth untuk mengetahui arah sinyal yang dipancarkan dari perangkat Bluetooth lain. Itu juga mampu dan secara radikal dapat meningkatkan solusi layanan lokasi Bluetooth. Fitur penemuan arah mendukung dua teknik:. Teknik-teknik ini adalah; Bluetooth AoA (sudut kedatangan) dan Bluetooth AoD (sudut keberangkatan).
Di MOKOBlue, kami membuat dan menyediakan banyak suar Bluetooth yang mendukung fitur pencarian arah Bluetooth baru dengan desain yang beragam untuk pengembangan independen. Tim kami berdedikasi untuk mengembangkan dan menyesuaikan berbagai desain perangkat keras dan perangkat lunak sesuai dengan kebutuhan pelanggan.
Prinsip kerja Angle of Arrival dan Angle of Departure
Sudut Kedatangan (AoA)
- Sebuah siaran aset(TX) lokasinya ke AoA pencari lokasi, seperti titik akses nirkabel (AP), lampu terhubung, atau lampu pintar
- Locator mengukur Sudut kedatangan sinyal
Sudut Keberangkatan(AOD)
- Beacon mengirimkan informasi AoD, seperti koordinat, melalui beberapa antena
- Perangkat seluler, termasuk smartphone, terima suar dan hitung lokasinya
Pertimbangan Desain Bluetooth AoA (Sudut Kedatangan)
• Hanya satu antena yang dibutuhkan. Ini bisa menjadi daya rendah dan secara bersamaan mendukung fungsi lain dari BLE
• Hanya 4 x 4 atau 3 x 3 sakelar dan sinar antena dibutuhkan oleh pencari lokasi
• Semua pembacaan sudut diproses oleh Bluetooth AoA gerbang. Mereka juga menentukan lokasi perangkat dengan berkomunikasi dengan sistem manajemen aset di cloud
Pertimbangan Desain Bluetooth AoD (Sudut Keberangkatan)
• Hanya 4 x 4 atau 3 x 3 sakelar dan sinar antena dibutuhkan oleh suar
• Algoritma AoD harus didukung oleh perangkat seperti smartphone
• Sistem layanan lokasi harus terbiasa dengan koordinat suar
Solusi Fitur Pencarian Arah Bluetooth Baru
Selain aplikasi pemosisian dan kedekatan kunci, fitur pencarian arah Bluetooth juga memiliki solusi lain. Mereka termasuk;
Solusi Menemukan Barang
Dalam pengalaman pengguna, solusi pencarian barang mengalami peningkatan yang cukup besar. Saat penjual ponsel cerdas memasukkan fitur pencarian arah Bluetooth AoA ke dalam ponsel mereka, solusi pencarian item dapat mengontrol data arah. Ini menyiratkan bahwa mereka tidak hanya akan dapat menentukan kedekatan item yang salah tempat, tetapi mereka juga akan mengetahui lokasi tepatnya. Jadi, fitur pencarian arah Bluetooth menghilangkan asumsi yang diperlukan saat mencari barang yang hilang.
Solusi RTLS
Solusi RTLS dapat mengimplementasikan fitur pencarian arah untuk meningkatkan akurasi Bluetooth AoA dari suatu lokasi hingga tingkat sentimeter saat digunakan di lingkungan yang tepat. RTLS dengan fitur pencari arah memungkinkan pabrik melacak posisi dan aliran material dengan mudah dengan presisi yang ditingkatkan. lebih-lebih lagi, itu juga memperingatkan karyawan setiap kali mereka mendekati zona kerja berbahaya.
Solusi Informasi PoI
Ketika fitur pencarian arah Bluetooth AoA ditambahkan ke smartphone, solusi informasi PoI terutama mendapat manfaat dari ini. Contohnya, berbagai pameran dengan beacon terkait di museum dapat menggunakan aplikasi informasi PoI. Pengguna dapat mengakses aplikasi informasi PoI dari smartphone mereka dan mengetahui semua pameran yang tersedia di suatu ruangan. Aplikasi ini memungkinkan pengguna untuk memilih pameran yang paling oportunistik untuk menerima informasi tambahan mengenai pameran tersebut. Pengguna dapat menggunakan dukungan pencarian arah untuk memperoleh lebih banyak informasi mengenai item tertentu hanya dengan mengarahkan smartphone mereka ke pameran tertentu.
Solusi IPS
Fitur pencarian arah juga diterapkan dalam solusi IPS. Contohnya, dalam sistem pemosisian, fitur arah Bluetooth baru dapat digunakan untuk menavigasi penggemar di stadion besar tepat di kursi mereka. Solusi IPS dengan fitur pencarian arah membutuhkan lebih sedikit locator beacon untuk mendapatkan akurasi yang lebih baik. Ini membawa efektivitas tambahan untuk penerapan. lebih-lebih lagi, akurasi yang dicapai memberikan informasi tambahan dan pemahaman tentang interaksi konsumen dan produk.
Bluetooth 5.1 Teori Realisasi Layanan Lokasi AoA
Ringkasan Teknologi Pemosisian Dalam Ruangan
Pemosisian dalam ruangan memiliki beberapa solusi. Mereka termasuk; UWB, Wifi, suar BLE, dan BLE AoA. UWB memiliki rentang akurasi 0,1m hingga 1m, sementara Wi-Fi dan suar BLE memiliki kesalahan yang lebih besar. Rentang akurasinya antara 5m hingga 20m.
Analisis Teori Pemosisian Dalam Ruangan
Sistem penentuan posisi dalam ruangan menggambar pemodelan arsitektur pemandangan nyata, mengatur router penerima di lokasi dalam ruangan, dan menandai posisi yang cocok pada peta pemodelan. Semua sinyal nirkabel ditransmisikan melalui smartphone atau modul suar. Setelah menerima sinyal nirkabel, router penerima yang dipasang di titik tetap mengotentikasi rentang area posisi suar.
Setelah mengkonfirmasi jangkauan area posisinya, berbagai antena dapat mengukur sudut kedatangan sinyal suar. Ini dapat dihitung dengan menggabungkan posisi akurat suar dan posisi triangulasi.
Triangulasi
Triangulasi mengacu pada pengukuran posisi suar menggunakan dua set data AoA. Satu data AoA dapat diukur menggunakan dua set antena. Di samping itu, posisi perangkat dapat diukur menggunakan dua set data AoA.
Teori Pengukuran
Frekuensi
Pita ISM di perangkat Bluetooth dimulai dari 2.40 GHz ke 2.41 GHz. Bluetooth memiliki 3 saluran siaran yang mencakup 37, 38, dan 39. Dalam spesifikasi inti Bluetooth v5.x, siaran Bluetooth Low Energy yang ekstensif dapat ditransmisikan di saluran mana pun dari 0 ke 39. Jadi, semua suar dengan versi Bluetooth 5.1 dapat berfungsi secara efektif di saluran Bluetooth apa pun.
Fase
Semua sinyal nirkabel terus menerus di udara. Dalam rentang frekuensi, penerima RX membalikkan modulasi dan mengumpulkan sinyal dari siklus gelombang 0~2π.
perhitungan AoA
Bayangkan ketika sinyal suar BLE frekuensi tetap ditransmisikan di ruang terbuka. RX menerima perbedaan fase nol ketika penerima berada pada radius yang sama dan ujung TX selama waktu tertentu. Namun demikian, penerima fase diperoleh ketika penerima RX berada dalam posisi dengan radius yang tidak kompatibel, selama waktu tertentu.
Kesalahan Pengukuran AoA
Ada dua sudut pada bidang dua dimensi, tetapi ada lintasan lingkaran dengan jari-jari dalam koordinat tiga dimensi yang sebenarnya. Meskipun penerima AoA mengetahui sinyal suar saat berada di lintasan lingkaran, itu tidak dapat menentukan apakah mereka ada di lingkaran atau tidak. Selama ini, titik lokasi koordinat suar dikonfirmasi oleh susunan antena ortogonal.
Array antena diatur melalui pemosisian dan dengan mengurangi jumlah penerima yang digunakan. Di bawah ini adalah ilustrasi penerapan susunan antena standar dengan kit pengembangan Bluetooth AOA.
Penerapan Perangkat Lunak AoA di Bluetooth 5.1
Bluetooth 5.1 dikembangkan dengan spesifikasi protokol AoA di lapisan tautan logis. Sudut Kedatangan dan Sudut Keberangkatan dapat mendukung mode penyiaran dan koneksi dan bekerja di bawah PHY reguler 1M atau 2M. Berikut ini adalah persyaratan format transmisi data:
• Paket data PDU memiliki spesifikasi AoA/AoD standar
• CTE adalah ekstensi paket data AoA/AoD, dan periodenya adalah 16 s – 160 s.
• Modulasi sinyal dari 250 kHz tersedia pada gelombang pembawa tanpa validasi dan pemutihan CRC.
• Penerima RX menggunakan sinyal untuk menghitung perbedaan fase dan mengambil sampel nilai I/Q sinyal pada waktu tertentu.
Tantangan Desain Bluetooth AoA
Gangguan Refleksi Sinyal
Penerima RX dalam adegan nyata menerima sinyal pantulannya atau sinyal sudut datang dan suar lainnya. lebih-lebih lagi, Paket data CTE-extended dibawa oleh sinyal refleksi meskipun sinyal noise harus dihilangkan terlebih dahulu.
Waktu Pergantian Kompensasi
Berbagai antena TF dikendalikan oleh inti RF. Terlepas dari waktu transmisi sinyal di udara, waktu switching RF harus selalu dikompensasi.
Kesalahan Nilai Sudut
Sebuah algoritma diperlukan untuk meminimalkan kesalahan karena pengukuran harus memiliki kesalahan. Kebanyakan, rentang kesalahan antara 3% ~ 5%.
Tips untuk Memaksimalkan Akurasi Bluetooth AoA
Sudut Kedatangan Bluetooth (AoA) menghitung sudut azimuth dan elevasi beacon menggunakan perbedaan fase dari sinyal yang mengenai berbagai antena. Aspek fisik dan proses transmisi sinyal mempengaruhi akurasi AoA. Akurasi ini bervariasi dari beberapa sentimeter hingga sekitar satu meter.
Beberapa strategi untuk memaksimalkan akurasi Bluetooth AoA adalah;
Sebuah) Selalu jauhkan benda logam dari pencari lokasi. Akurasi yang lebih baik dapat dicapai dengan menambahkan tinju di atas pelacak. Ini dilakukan untuk mencegah benda logam apa pun di dekat pencari lokasi.
B) Atur pencari lokasi di setiap sisi suar. Sangat penting untuk memiliki locator yang ditempatkan secara merata di semua sisi beacon. Akurasi yang buruk terwujud ketika ada sudut besar antara suar dan pencari lokasi.
C) Akurasi terbaik dicapai ketika suar dan locator diposisikan secara dekat. Selalu turunkan pencari lokasi dengan langit-langit tinggi untuk mendapatkan akurasi yang lebih baik. Juga, ingat untuk tidak menjatuhkan locator terlalu jauh karena akurasi yang buruk dapat terjadi ketika ada sudut yang besar antara locator dan beacon.
D) Diantara X, kamu, dan lokasi Z, akurasi terburuk diwujudkan pada sumbu Z karena semua pencari sering ditempatkan pada ketinggian yang sama.
e) Akurasi yang lebih baik dicapai ketika ada garis pandang antara locator dan beacon. Pertimbangkan untuk menempatkan beacon di atas barang-barang seperti muatan palet dan locator di atap atau langit-langit untuk membuat garis pandang di antara keduanya.
F) Tambahkan pencari tambahan di lokasi yang tepat untuk membuat lebih banyak sudut lokasi. Sudut lokasi ini dapat digunakan untuk menghitung peningkatan akurasi posisi suar.
G) Anda juga dapat memfilter dari waktu ke waktu untuk rata-rata lebih banyak data. Ini dapat dicapai tanpa menekankan mesin lokasi, meskipun latensi meningkat saat menerima pembaruan lokasi.
H) Variasi dalam akurasi bergantung pada orientasi suar. Dalam skenario terkontrol, Anda dapat mempertimbangkan untuk mengatur dan memperbaiki orientasi suar untuk meningkatkan akurasi dalam arah tertentu.
Saya) Sangat penting untuk memiliki lokasi yang akurat dan pengukuran jangkar—akurasi yang buruk diperoleh karena pengukuran awal yang tidak akurat.
Keuntungan Teknologi Pemosisian AoA Bluetooth MOKOBlue
• Mereka memiliki akurasi rata-rata antara 0.1 ke 0.5 meter
• Mereka meningkatkan akurasi 5 meter dari presisi rendah Bluetooth awal hampir 10 waktu
• Mereka memiliki kecepatan refresh yang tinggi
• Teknologi ini mendukung versi Bluetooth 5.1
• Mereka kompatibel dengan berbagai tag Bluetooth seperti beacon, smartphone, jam tangan, gelang, dan banyak lagi
• Mereka mengkonsumsi daya rendah
• Mereka memiliki kemampuan penyiaran downlink dan jangkar IoT
Fitur Produk MOKOBlue Beacons
1. SoC Seri nRF52 Nordik
2. Mendukung versi Bluetooth 4.2
3. Kompatibel dengan versi Bluetooth 5
4. Kompatibel dengan Google Eddystone dan Apple iBeacon
5. Tersedia untuk Arduino Bluetooth iOS
6. Memiliki konfigurasi SDK dan APP yang unik
Beberapa beacon Bluetooth yang tersedia di MOKOBlue adalah;
Sebuah) H6 Light Sensor Beacon – Dirakit dengan struktur pengelasan ultrasonik dan kompatibel dengan versi Bluetooth standar 4.2. di samping itu, itu terintegrasi dengan akselerometer 3-sumbu dan sensor cahaya. Suar sensor cahaya H6 adalah yang paling ideal untuk solusi informasi POI.
B) W6 Bluetooth Wristband Beacon – Beacon gelang Bluetooth ini kompatibel dengan Versi Bluetooth standar 5.1. Ini dibuat khusus untuk kasus penggunaan seperti solusi pencarian item, manajemen aliran, dll.
C) H7 Helmet Beacon – Ini adalah beacon BLE yang tahan lama dengan tingkat tahan air IP67 yang tinggi. Suar ini tahan guncangan dan tahan terhadap suhu tinggi. Karenanya, ini adalah aplikasi yang efektif untuk solusi RTLS karena dapat bekerja di lingkungan yang keras, seperti gudang, pabrik, terowongan, situs konstruksi, dan banyak lagi.
D) M1 Coin Beacon Tag – Ini adalah perangkat keras tag beacon Bluetooth kecil dan portabel yang beratnya 5.4 gram. lebih-lebih lagi, itu dibangun dengan sensor akselerometer 3-sumbu opsional yang memungkinkannya menganalisis perilaku pengguna. Tag suar koin M1 adalah pilihan terbaik untuk solusi IPS.
