關于藍牙6.0通道探測測距,在一年前,就已經在討論了。如今,藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)剛剛批準了這項新標準,正是時候提醒大家這項新功能能夠帶來什么。藍牙核心規范6.0版中引入的通道探測技術,能顯著提高基于藍牙的距離測量精度,將誤差從大約3-5米縮小到約30-50厘米。通道探測為無鑰匙進入、查找我的設備及其他應用提供了全新、更高效且更安全的選項。
藍牙無處不在,并且已經通過接收信號強度指示(RSSI)提供了測距支持。這是否意味著我們不需要新標準和新設備?難道我們不能繼續使用現有的技術嗎?RSSI非常簡單,只需測量發射器信號強度的衰減即可。然而,衰減不僅取決于距離,還受到障礙物和衍射的影響。雖然多個信標可以幫助提高零售或醫院等場景下的精度,但對于無鑰匙汽車進入等個人應用來說,這樣的解決方案顯然并不奏效。藍牙5.1中引入的到達角(AoA)和離開角(AoD)測量技術,可以通過三角法細化來提高精度,但這需要在接收器或發射器上安裝多個天線。而且,這些方法同樣會受到接收器與發射器之間路徑周圍表面反射引起的多徑傳播的影響。相比之下,藍牙6.0的通道探測技術則采用基于相位的測距方法。一個設備向另一個設備發送正弦波,后者再將相同的信號發送回原始設備。初始信號與接收信號之間的相位差提供了相當精確的距離測量。更好的是,障礙物反射的信號會比直接返回的信號傳播路徑更長,表現出更大的相位偏移,從而在距離估計中易于忽略。

在發起方和反射器之間交換的 CS SYNC 數據包
另一方面,超寬帶(UWB)技術非常準確,能夠提供厘米級甚至更高的定位精度。但權衡之下,UWB需要額外的特定媒體訪問控制(MAC)、調制解調器和無線電(可以是集成或單獨的芯片組),這增加了設備的材料成本(鑒于設備出于其他原因也需要支持藍牙)。而且,UWB比藍牙更耗電,除非在絕對必要時使用,否則會更快地耗盡電池。一種想法可能是將RSSI方法用于大致測距,而將UWB用于近距離的精確測距。但這里存在兩個問題。首先,較早版本的藍牙易受中繼攻擊。在原始的測距嘗試中,攻擊者可以攔截藍牙通信并將其中繼到另一個設備,如果未使用UWB增加安全性,則可能允許他們打開你的車門。第二個問題是在某些條件下的功耗問題。假設你的車停在前門附近,而你的車鑰匙就在門內的桌子上,處于車的可接收范圍內。不難想象,你的鑰匙扣會不斷嘗試與汽車通信,觸發UWB測距會話,從而迅速耗盡鑰匙扣的電池。許多人認為,實際應用必須依賴于多種方法的結合。推動UWB發展的FiRa聯盟以及汽車連接聯盟(CCC)都支持這一方向。一個建議是,在大約30米范圍內使用RSSI進行初步粗略估計。然后,當你靠近時,它會切換到信道探測。在此階段,它可以交換憑證以首次建立安全連接,并在駕駛者接近汽車時進一步細化RSSI估計。在更近的范圍內,UWB可以進一步精確估算。這些方法之間的切換當然應該對用戶透明,并且應該進行調整以避免在不需要時不必要地開啟UWB。優化這些選擇是產品制造商可以與提供所有三個選項的供應商合作以實現差異化的領域。