浅谈汽车PEPS系统定位技术：蓝牙RSSI/蓝牙AOA/UWB定位

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PostTime：5-5-2024 20:49

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定位技术在汽车PEPS系统中发挥着越来越重要的作用，目前三种流行的定位技术：蓝牙RSSI、蓝牙AOA和 UWB 定位。1 前言定位技术在汽车PEPS系统中发挥着越来越重要的作用，目前三种 ... ...

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定位技术在汽车PEPS系统中发挥着越来越重要的作用，目前三种流行的定位技术：蓝牙RSSI、蓝牙AOA和 UWB 定位。 1 前言     定位技术在汽车PEPS系统中发挥着越来越重要的作用，目前三种流行的定位技术：蓝牙RSSI、蓝牙AOA定位和 UWB 定位。 根据驾驶员与车辆的距离启动不同的功能。根据移动类型或距离，车辆 "知道 "需要做什么，以尽可能方便驾驶员进入汽车。 根据用户在车辆周围的位置自动执行车辆操作，如迎宾灯、步行上锁、自动打开后备箱，甚至是用于智能停车和自动代客泊车的远程驾驶界面。 2 蓝牙RSSI     1.1 什么是蓝牙RSSI？     RSSI 是 Received Signal Strength Indication（接收信号强度指示）的缩写，表示接收信号的强度。它可以帮助设备衡量接收信号的强度以及信号源与接收器之间的距离。各种无线通信技术（如 LTE 和 Wi-Fi）都可以采用 RSSI。 蓝牙 RSSI 定位是一种利用蓝牙 RSSI 信号衰减和距离之间的关系来计算蓝牙终端位置的技术。通常，蓝牙 RSSI 定位的精度为 2 至 5 米。这种 BLE 定位解决方案的特点是易于部署、成本效益高且经济实惠。 无线电信号在传播过程中，经过一定距离或遇到各种障碍后，其强度会衰减。在不同情况下，衰减程度不同。这间接削弱了算法的精确度。因此，RSSI 只能在短距离内有效。由于 RSSI 仍具有部署成本低和功耗低的特点，入门级蓝牙 PEPS 采用 RSSI。最廉价的解决方案是只在汽车 A 柱内部署一个蓝牙基站。该方案可计算出用户智能手机与立柱 A 之间的距离，从而判断是否打开或关闭车门。见下图 。 1.2 蓝牙RSSI 的主要挑战     要确定信标信号边缘的 RSSI 变化是距离变化还是无线电噪声造成的，这很有难度，因为 RSSI 随距离的波动很小。因此，对于一个利用信号处理、三坐标和校准的系统来说，在较短距离的狭小空间内通常可以达到 1.5 米左右的精度，在较远距离的狭小空间内通常可以达到 5 米左右的精度。 RSSI 的基本问题是随时间波动太大，无法用于精确测量距离。同样，当只有一个信标和一个检测器时，方向也是未知的。即使在没有任何移动的情况下，RSSI 也会发生变化，因为蓝牙无线电信号会被物理障碍物反射、偏转，并受到使用相同无线电频率的其他设备的干扰。 房间、信标在 360 度范围内的传输不均等、墙壁、其他物体甚至人类都会对接收到的信号强度产生影响。用户握持探测手机的方式也会改变天线的功效，从而影响信号强度。 3 蓝牙AOA     1.1 什么是蓝牙AOA？     蓝牙 5.1 版本中引入的一项名为 AoA（Angle of Arrival）的功能提高了蓝牙定位服务的精确度。在 AoA 解决方案中（见下图），智能手机等发射器会定期发出特殊信号。车内的天线阵列可接收信号并进行相位分析，从而计算出发射器发出信号的角度。在其他测量方法和设备的支持下，该解决方案可以更好地判断发射装置的位置（距离和方向），精确度约为 0.5 米。 显然，为了提高定位的精确度，我们需要多个采用 AoA 算法的蓝牙基站的支持。因此，在中级车型中，汽车制造商选择部署多点蓝牙 PEPS，如下图所示，不过不同车型的基站具体数量和布局模式在一定程度上有所不同。 主流蓝牙 PEPS 解决方案（AoA 定位） 蓝牙PEPS 领域采用最多的 SoC 包括 TI CC2640、Silicon Labs EFR32BG22 和 NXP KW36 等。 1.2 蓝牙AOA的主要挑战     选择定位技术时要考虑的最关键因素是定位精度。一般来说，精度越高，费用越高，系统越复杂。PEPS系统中使用的功能受定位精度的影响。需要记住的关键因素是，与其他定位方法相比，蓝牙 AoA 技术在与其他测距方式相结合时，可以以较低的成本实现较高的精度。 4 UWB定位     1.1 什么是UWB定位？     UWB 是一种在宽频带内分配信息的通信介质。这使得 UWB 定位发射机能够发送大量数据，同时使用最少的发射能量。在 UWB 定位中，参考点与目标之间的距离是通过到达时间差（TDOA）或射频信号计算得出的。 UWB 定位系统依靠极其短暂的脉冲和方法，以极低的功率谱密度传播无线电能量（在很宽的频率范围内）。其数据吞吐量高，可实现快速通信。由于 UWB 脉冲的频率较低，它们可以有效地穿过普通物品，如跌落物、家具和其他物体。 由于其低通谱密度，UWB 可在近距离和宽带范围内工作。UWB 使用 802.16.5 协议与对等设备连接。 UWB 使用脉冲无线电在短周期内广播宽频带，同时只需最低功率。通过每秒广播更多脉冲，UWB 利用高脉冲重复率提高了定位精度和数据传输速度。 1.2 UWB定位的主要挑战     尽管 UWB 定位系统具有众多优势，但也存在一些缺点。例如，错误配置可能会干扰在超宽频谱中运行的邻近设备。UWB 频率范围与许多常见通信产品的工作频率相同。UWB 系统可能会对某些系统和服务造成严重干扰。 此外，许多 UWB 标签之间的同时测距可能会导致信道接入管理问题。UWB 接收器需要具备信号捕获、同步和跟踪功能。并且还对计时精度有一定的要求。 5 三种技术之间的对比

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