Ein BLE-Tag ist weit nützlicher, wenn man nicht nur weiß, wie weit es entfernt ist, sondern in welche Richtung. Dieser Artikel erklärt, wie ein BLE-Tag das Direction Finding von Bluetooth 5.1—über Angle of Arrival und Angle of Departure—nutzt, um eine Richtung statt nur eine Distanz zu schätzen.

Was ist Bluetooth Direction Finding

Direction Finding fügt einem normalen Paket eine Constant Tone Extension (CTE) hinzu. Ein BLE-Tag, das dies unterstützt, erlaubt dem Empfänger, den Winkel des Signals zu berechnen und so aus grober Nähe eine echte Richtung zu machen.

Constant Tone Extension (CTE)

Die CTE ist eine unmodulierte Sinusschwingung nach dem Nutzdatenteil. Ein BLE-Tag, das CTE sendet, lässt das Empfangsarray die IQ der Träger über mehrere Antennen abtasten, um die Phase zu ermitteln.

Angle of Arrival (AoA)

Beim AoA agiert das BLE-Tag als einfacher Sender, während ein Lokalisierer mit Antennenarray die Phasenunterschiede zwischen den Elementen misst, um den Einfallswinkel zu berechnen. Das passt zu festen Gateways in RTLS.

Angle of Departure (AoD)

Beim AoD trägt das BLE-Tag das Antennenarray und der Lokalisierer hat eine einzelne Antenne. Das Tag sendet die CTE über die Elemente, sodass das Handy die Abgangswinkel berechnet—ideal für handybasierte Navigation.

IQ-Abtastung und Phase

Schalter routen die CTE durch jede Antenne; der Empfänger erfasst I- und Q-Samples. Ein BLE-Tag-Einsatz stützt sich auf eine genaue Phase, um sub-Grad-Winkel aufzulösen.

AoA versus RSSI-Trilateration

RSSI-Trilateration braucht viele Anker und leidet unter Multipath. Ein BLE-Tag mit AoA kommt mit weniger Geräten und höherer Genauigkeit aus, wenngleich das Antennendesign zählt.

Genauigkeitsfaktoren

Platinenlayout, Antennenabstand nahe einer halben Wellenlänge und Multipath bestimmen den Fehler. Ein gut entworfenes BLE-Tag hält das Array kompakt und bewahrt die Phasentreue.

Anwendungen und RTLS

Lager, Krankenhäuser und Fabriken nutzen AoA-BLE-Tag-Systeme für Echtzeitortung im Submeterbereich, Asset-Tracking und Wegfindung.

Fazit

Direction Finding hebt ein BLE-Tag von „in der Nähe“ auf „dort drüben“. Mit CTE, AoA/AoD und sorgfältigem RF-Design wird winkelbewusste Ortung praktisch.