Positionsbestimmung Einfach Bluetooth 5.1 nutzen!

Neue Methoden zur Bestimmung von Entfernung und Richtung

Für die verbesserte Positionsbestimmung setzt die Bluetooth Special Interest Group (SIG) auf zwei neue Methoden zur Richtungsbestimmung. Bisher wird die Entfernung zwischen zwei Objekten mittels RSSI (Received Signal Strength Indicator) bestimmt. Im Fall von Locating und Positioning-Systems liefert Trilateration die Position eines Gerätes. Bei Blue­tooth 5.1 basieren nun Informationen über die Richtung eines anderen Gerätes auf dem An­gle of Arrival (AoA) und dem Angle of Departure (AoD), die Ortung wird mittels Triangulation verbessert.

Bei der AoA-Methode sendet ein Gerät, dessen Richtung bestimmt werden soll – z.B. ein Tag in einer Asset-Tracking-Lösung – über eine einzelne Antenne ein spezifisches Signal. Im Empfangsgerät sind mehrere Antennen aufgereiht. Trifft das Signal auf die Antennenreihe, ergeben sich durch die unterschiedlichen Entfernungen der Empfangsantennen zur sendenden Antenne Differenzen in der Signalphase. Das Empfangsgerät beinhaltet einen IQ-Demodulator und analysiert das Signal, während es zwischen den Antennen wechselt. Auf Basis dieser Daten kann das Empfangsgerät die relative Richtung des Signals bestimmen. Diese Methode eignet sich für Proximity-Lösungen sowie für Tracking-Systeme (RTLS).

Für die Indoor-Navigation (IPS) wird die AoD-Methode genutzt. »Sie funktioniert im Prinzip genauso, nur anders herum«, erklärt Sarah Brucker. Hier hat der Transmitter, z.B. ein Beacon, eine Reihe von Antennen. Das Empfangsgerät, z.B. ein Smartphone, hat nur eine einzelne Antenne. Wenn die Signale der Antennenreihe auf die Antenne des Empfangsgeräts treffen, bestimmt das ebenfalls mit Hilfe von Beispieldaten die relative Richtung des Beacons. »Der nRF52811 eignet sich für beide Methoden. Er lässt sich in Anwendungen zur Richtungsbestimmung mit Beacons genauso einsetzen wie in einem Locator-Hub als Begleitkomponente zum MCU der Hauptanwendung«, so Sarah Brucker. »Die Hardware allein genügt jedoch nicht, um die neuen Features von Blue­tooth 5.1 zu nutzen. Dafür sind auch entsprechende Profile nötig.« In den Bluetooth-Profilspezifikationen ist festgelegt, wie interoperable Bluetooth-Produkte, die das Feature nutzen sollen, zu entwickeln sind. »Für die Richtungsbestimmung hat die Bluetooth SIG bereits einige neue Profile angekündigt, sowohl für die AoA- als auch für die AoD-Methode. Sie werden in Kürze verfügbar sein.«