Cómo implementar rápidamente el sonido de canales Bluetooth para mejorar el posicionamiento

Perder un equipo específico en su taller personal es una frustración para muchos de nosotros, lo que a menudo provoca retrasos. Sin embargo, en entornos a escala de despliegue, perder el control de equipos y otros activos puede ser muy perjudicial para la productividad y tener un costo elevado.

Durante años, el posicionamiento Bluetooth ha ayudado a los equipos a localizar y rastrear dispositivos en muchas aplicaciones, utilizando métodos como balizas indicadoras de intensidad de señal recibida (RSSI) para la detección de presencia y configuraciones de ángulo de llegada (AoA) para la localización direccional. La especificación Bluetooth Core 6.0 aprovecha estas capacidades con Bluetooth Channel Sounding (CS), que ofrece nuevas oportunidades para el alcance Bluetooth cuando es esencial una alta precisión.

¿Qué es la informática y cómo funciona?

Bluetooth CS es una técnica que permite mediciones precisas de distancia entre dos dispositivos Bluetooth, logrando una precisión inferior a 1 metro (m). Combina dos métodos para mejorar la fiabilidad y la seguridad detectando inconsistencias en la medición o en la comunicación. El primer método, el distanciamiento basado en fases (PBR) (Figura 1, arriba), utiliza mediciones de diferencia de fase a través de múltiples frecuencias de radio para determinar con precisión la distancia entre un dispositivo iniciador y un dispositivo reflector, que envían y responden a señales de sonda, respectivamente.

El segundo método, tiempo de ida y vuelta (RTT) (Figura 1, abajo), utiliza un intercambio de paquetes especializado. La distancia se determina entonces mediante cálculos de tiempo de vuelo (ToF) que tienen en cuenta el tiempo de rotación del reflector.

Figura 1: CS utiliza dos métodos para estimar distancias con precisión: PBR (arriba) y RTT (abajo). (Fuente de la imagen: u-blox, modificado por Brandon Lewis)

Al utilizar estos métodos, la CS proporciona una mayor resiliencia a la propagación multitrayectoria (es decir, la misma señal llegando a través de múltiples trayectorias reflejadas) a un consumo y costo relativamente bajos en comparación con otras tecnologías de medición inalámbrica.

La medición de distancia Bluetooth de alta precisión permite un seguimiento más preciso e incluso un geovallado para aplicaciones como el seguimiento de activos minoristas, micromovilidad, dispositivos médicos, herramientas conectadas y fabricación inteligente. El servicio a internet por Bluetooth también puede mejorar la seguridad del control de acceso en edificios inteligentes asegurando que las cerraduras se abran solo cuando los dispositivos autorizados estén dentro de un rango bien definido. De manera similar, una medición precisa de distancias permite que los dispositivos inteligentes del hogar ahorren energía activando solo funciones seleccionadas cuando los usuarios están dentro del alcance.

Dado que Bluetooth se usa ampliamente en dispositivos existentes, añadir funcionalidad de CS se basa en ecosistemas ya establecidos. Esto significa que, en lugar de diseñar tus propios circuitos de CS para una aplicación de Internet de las Cosas (IoT), puedes añadir CS usando módulos inalámbricos que soportan tanto Bluetooth Core 6.0 como CS para tus aplicaciones objetivo.

Módulos Bluetooth compactos para IoT de próxima generación

La serie NORA-B2 de u-blox ofrece soluciones altamente integradas para añadir funcionalidad Bluetooth Core 6.0 a diseños nuevos o existentes. Diseñados para su funcionamiento independiente en aplicaciones profesionales de IoT de nivel profesional, estos módulos Bluetooth de baja energía (BLE) también soportan conectividad Thread, Zigbee y Matter, dependiendo del modelo.

La serie ofrece dos opciones de integración compacta. El NORA-B201-00B (Figura 2, izquierda) mide 11.2 × 10.4 milímetros (mm) e incluye un pasador para una conexión externa de antena. El módulo equivalente NORA-B206-00B (Figura 2, derecha) mide 14.3 × 10.4 mm e integra una antena de placa de circuito impreso (placa CI).

Figura 2: Los módulos compactos NORA-B201-00B (izquierda) y NORA-B206-00B (derecha) ofrecen opciones de antena externa e integrada, respectivamente. (Fuente de la imagen: u-blox)

Un sistema en chip (SoC) nRF54L nRF54L de Nordic Semiconductor se encuentra en el corazón de cada módulo. Este SoC proporciona conectividad Bluetooth Core 6.0 y está alimentado por un núcleo Arm Cortex-M33 capaz de ejecutar aplicaciones complejas, desde protección contra retrocesos en herramientas eléctricas conectadas hasta análisis de datos en monitores de salud portátiles. El SoC de Nordic también proporciona arranque seguro, almacenamiento seguro y detección de manipulaciones, protegiendo dispositivos y credenciales almacenadas.

La serie NORA-B2 ofrece amplia flexibilidad para soportar diversos requisitos de aplicación:

• Tres opciones de memoria permiten a los diseñadores escalar los requisitos y costos de la aplicación.
• Muchas opciones de interfaz, incluyendo UART, SPI, I²C y NFC, soportan versatilidad periférica.
• La entrada de energía de 1.7 a 3.5 voltios facilita la integración en diseños existentes.
• Un rango de temperatura de -40 a 85 °C permite operar en entornos industriales difíciles.

U-BLOX ofrece estos módulos BLE con certificaciones globales y herramientas de desarrollo integrales para acelerar el lanzamiento de productos.

Placa de desarrollo Bluetooth CS de inicio rápido

Los kits de evaluación de la serie EVK-NORA-B2 (Figura 3) permiten empezar a construir aplicaciones de CS Bluetooth sin hardware personalizado. Las placas proporcionan acceso a interfaces de módulos y soportan conexiones a sensores externos y placas de expansión periféricas. Se proporcionan colectores de pines para los 31 GPIO, la medición de corriente y la entrada de energía.

Figura 3: Los kits de evaluación de la serie EVK-NORA-B2 permiten empezar rápidamente a desarrollar aplicaciones usando módulos NORA-B2. (Fuente de la imagen: u-blox)

Las placas también pueden alimentarse con una batería de celda moneda para simular mejor diseños del mundo real. Alternativamente, el puerto USB-C puede suministrar alimentación y soportar operaciones de COM y depuración, que también pueden realizarse a través del puerto SEGGER J-Link. Se incluyen botones y ledes de estado para apoyar la evaluación inmediata y el desarrollo de aplicaciones.

Para diseños con un procesador host separado, u-blox ofrece módulos alternativos NORA-B2, como el NORA-B261-00B, que vienen preinstalados con el software you-blox u-connectXpress para conectividad IoT segura de fábrica. El software agiliza la configuración de la pila Bluetooth mediante una interfaz de programación de aplicaciones (API) fácil de usar. El soporte previsto para las funciones Bluetooth Core 6.0, incluyendo CS, permitirá a los desarrolladores añadir esta capacidad sin experiencia previa, eliminando un importante obstáculo de lanzamiento al mercado para diseñadores que no son expertos en Bluetooth.

Conclusión

El CS Bluetooth es una característica destacada de la especificación Bluetooth Core 6.0, que permite seguimiento de alta precisión, geocerca e interacciones basadas en alcance en una amplia gama de aplicaciones. La serie NORA-B2 de u-blox ofrece soluciones compactas y completas que ofrecen esta funcionalidad y soportan aplicaciones modernas de IoT sin necesidad de una infraestructura inalámbrica completamente nueva.