Lokalisierung in Räumen per Bluetooth
Antennenmodul für die Bestimmung des Einfallswinkels
Mit dem Antennenmodul ANT-B10 bietet u-blox ein Antennenarry mit acht Antennen für Lokalisierungsanwendungen auf Basis von Bluetooth an. Es kann den Einfallswinkel (AoA) selbst ermitteln und in Ankerknoten für die Positionsbestimmung per Triangulation eingesetzt werden.
Das Antennenmodul ANT-B10, mit einem Array aus acht Patchantennen, hat u-blox – in Deutschland sind u-blox-Produkte über SE Spezial-Electronic erhältlich – für die Integration in kommerzielle Endprodukte konzipiert. Es ermöglicht eine präzise Positionsbestimmung per Bluetooth mit niedriger Stromaufnahme und unterstützt Entwickler bei der Evaluierung, Prüfung und Kommerzialisierung von Bluetooth-Lokalisierungsanwendungen.
Bluetooth nutzt für die Positionsbestimmung den Einfallswinkel (AoA, Angle of Arrival) eines Peilsignals, das von einem mobilen Bluetooth-Sender (Tag) ausgestrahlt, von mehreren fest installierten Empfängern (Ankerknoten) empfangen wird, um den Standort des Senders in Echtzeit mit einer Genauigkeit von weniger als einem Meter zu berechnen. Die Technik, die von der weiten Verbreitung von Bluetooth und der plattformübergreifenden Interoperabilität profitiert, gewinnt aufgrund ihrer niedrigen Kosten, hohen Genauigkeit und relativ einfachen Installation und Wartung an Bedeutung.
Schneller Aufbau eines Bluetooth-Ankerknotens
ANT-B10 ist ein eigenständiges Bluetooth Low Energy Antennenmodul für Peilungsanwendungen und zur Positionsbestimmung in Innenräumen. Die Platine mit einem Antennenarray, das aus acht einzelnen Patchantennen besteht, ist um ein Bluetooth 5.1-Modul NINA-B411 von u-blox herum aufgebaut. Nach der Verarbeitung der von mobilen Sendern (Tags) empfangenen HF-Signale erfolgt die Winkelberechnung im Prozessor des Bluetooth-Moduls. Es gibt den berechneten Einfallswinkel direkt aus, ohne dass zusätzliche Prozesse erforderlich sind.
Um den Einfallswinkel der empfangenen Signale für die Peilung zu bestimmen, empfängt das ANT-B10-Modul die HF-Signale gleichzeitig auf allen acht Patchantennen. Da die Implementierung mehrerer HF-Pfade, die mit mehreren HF-Schaltern verbunden sind, den Strombedarf erhöht und Fehler verursachen kann, verwendet u-blox für das ANT-B10-Antennenmodul eine einzelne HF-Schalterkomponente von CoreHW, die die acht Antennen im Mikrosekundenbereich zyklisch mit dem Bluetooth-Transceiver verbindet.
Im neuen XPLR-AOA-3-Explorer-Kit, das auf dem Antennenarray ANT-B10 basiert, können Entwickler das Antennenarraymodul ANT-B10 und den Algorithmus zur Positionsbestimmung schnell und einfach evaluieren und testen. Dazu verfügt das Applikationsmodul des XPLR-AOA-3-Explorer-Kits über eine Standard-Stiftleiste, die eine einfache Verbindung mit dem Antennenmodul ANT-B10 ermöglicht – es können aber auch Antennen von Drittanbietern daran angeschlossen werden. Durch die Verbindung der beiden Module entsteht in Sekundenschnelle ein einsatzbereiter AoA-Ankerknoten für Lokalisierungssysteme in Innenräume.
Integration in Endprodukte
Mit u-connectLocate, das auf dem Bluetooth-Modul von ANT-B10 läuft, können Entwickler die Algorithmen zur Winkelberechnung einfach über AT-Befehle ausführen. Mit dieser Kombination ist das Antennenarraymodul bereit für die Integration in Endprodukte.
Zu den üblichen Anwendungsfällen für die Bluetooth-Positionsbestimmung gehören die Verfolgung von Gegenständen in industriellen Umgebungen wie z.B. in Lagerhäusern sowie von Personen und Gegenständen in Krankenhäusern, im Einzelhandel oder in Museen. Darüber hinaus können Zugangskontrollsysteme in vernetzten Gebäuden die Winkelerkennung nutzen, um zu bestimmen, auf welcher Seite einer Tür sich der Benutzer befindet.
