精確且安全的距離測(cè)量對(duì)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 環(huán)境至關(guān)重要。其應(yīng)用范圍涵蓋安全資產(chǎn)追蹤、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化及門(mén)禁控制系統(tǒng)等。然而，普通的測(cè)距方法難以滿足現(xiàn)代工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)精度和安全性的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

恩智浦MCX W72無(wú)線微控制器單元 (MCU) 集成了藍(lán)牙信道探測(cè)技術(shù)，并通過(guò)FRDM-MCXW72和MCXW72-LOC開(kāi)發(fā)板提供硬件支持，能夠從容應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，助力快速原型設(shè)計(jì)和部署。

藍(lán)牙信道探測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

多年來(lái)，藍(lán)牙測(cè)距主要依賴接收信號(hào)強(qiáng)度指示 (RSSI) 和到達(dá)角/離開(kāi)角 (AoA/AoD) 技術(shù)。這些方法雖然易于實(shí)現(xiàn)，但存在精度有限和安全漏洞等問(wèn)題。例如，RSSI測(cè)量極易受環(huán)境因素和多徑干擾影響，且兩種方法都容易受到中間人 (MITM) 攻擊，攻擊者可通過(guò)操控信號(hào)強(qiáng)度來(lái)偽造距離測(cè)量結(jié)果。

藍(lán)牙信道探測(cè)技術(shù)將往返時(shí)間與基于相位的測(cè)距方法相結(jié)合。

藍(lán)牙信道探測(cè)技術(shù)是Bluetooth 6.0標(biāo)準(zhǔn)的一部分，它采用了一種截然不同的測(cè)距方式，結(jié)合了往返時(shí)間 (RTT) 和基于相位的測(cè)距 (PBR) 這兩種互補(bǔ)的技術(shù)。RTT通過(guò)加密、帶時(shí)間戳的數(shù)據(jù)包提供安全、粗略的距離估計(jì)，這些數(shù)據(jù)包無(wú)法被攻擊者復(fù)制。隨后，PBR通過(guò)測(cè)量交換音調(diào)中的相移，實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度精度，在露天環(huán)境中通?？蛇_(dá)到±0.5米的典型精度。

信道探測(cè)技術(shù)通過(guò)使用帶時(shí)間戳的加密數(shù)據(jù)包，并對(duì)RTT和PBR測(cè)量結(jié)果進(jìn)行交叉驗(yàn)證，構(gòu)建了堅(jiān)固的防御體系，有效抵抗中繼和放大攻擊。此技術(shù)非常適合那些需要精確、準(zhǔn)確的距離測(cè)量、且這些測(cè)量結(jié)果直接影響安全性的應(yīng)用領(lǐng)域，例如智能鎖、門(mén)禁系統(tǒng)、無(wú)鑰匙車(chē)輛進(jìn)入、數(shù)字家居門(mén)禁以及樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。

運(yùn)用先進(jìn)的藍(lán)牙信道探測(cè)與定位計(jì)算引擎設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。為您的下一個(gè)項(xiàng)目訂購(gòu)FRDM-MCXW72開(kāi)發(fā)板，點(diǎn)擊這里>>

MCX W72：面向工業(yè)IIoT的信道探測(cè)方案

MCX W72是恩智浦通過(guò)Bluetooth 6.0信道探測(cè)認(rèn)證的無(wú)線MCU，專(zhuān)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)。該平臺(tái)支持多協(xié)議連接，包括低功耗藍(lán)牙、基于Thread的Matter和Zigbee。

MCX W72的結(jié)構(gòu)框圖。

MCX W72測(cè)距能力的核心是一個(gè)專(zhuān)用的定位計(jì)算引擎 (LCE)。這個(gè)專(zhuān)用硬件可將定位算法運(yùn)算速度提升至主Arm Cortex-M33內(nèi)核的10倍，從而將算法執(zhí)行時(shí)間減少近45%。其結(jié)果是更低的延遲和更少的功耗，這對(duì)于電池供電的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備至關(guān)重要。

恩智浦MCX W72通過(guò)集成的EdgeLock安全區(qū)域核心配置文件確保信息安全，可以隔離敏感加密操作，如密鑰存儲(chǔ)和可信啟動(dòng)流程等。此外，其先進(jìn)的低功耗藍(lán)牙無(wú)線單元支持多達(dá)24個(gè)同步連接，為復(fù)雜工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)部署提供了強(qiáng)大的連接，適用于需要多個(gè)設(shè)備進(jìn)行通信和協(xié)調(diào)測(cè)距操作的場(chǎng)景。

硬件支持：用于快速原型設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)板

為幫助開(kāi)發(fā)人員將藍(lán)牙信道探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際場(chǎng)景，恩智浦提供了專(zhuān)用的硬件平臺(tái)以加速原型設(shè)計(jì)。該系列開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)化了評(píng)估流程，加快了產(chǎn)品上市進(jìn)程，并為構(gòu)建安全、精確的測(cè)距解決方案提供了靈活選擇。

FRDM-MCXW72開(kāi)發(fā)平臺(tái)

FRDM-MCXW72將恩智浦成熟的FRDM平臺(tái)引入無(wú)線開(kāi)發(fā)。這款經(jīng)濟(jì)高效的開(kāi)發(fā)板預(yù)裝了一個(gè)無(wú)線演示，可立即與恩智浦IoT Toolbox移動(dòng)應(yīng)用配合使用，讓開(kāi)發(fā)人員在開(kāi)箱后幾分鐘內(nèi)即可評(píng)估基本功能。

該板提供多種擴(kuò)展選項(xiàng)，包括Arduino接頭、mikroBUS和外設(shè)模塊 (Pmod) 連接器，便于為特定應(yīng)用原型制作添加傳感器和外設(shè)?；?a href="http://m.sdkjxy.cn/tags/lpc/" target="_blank">LPC55S69的板載MCULink調(diào)試器也消除了對(duì)外部調(diào)試工具的需求。其他功能還包括外部閃存、I2C傳感器、光傳感器、RGB和藍(lán)色LED、CAN連接、PCB天線以及用于傳導(dǎo) (電纜) 測(cè)量的uFL連接器。

MCXW72-LOC定位板

對(duì)于專(zhuān)門(mén)專(zhuān)注于信道探測(cè)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)人員而言，MCXW72-LOC提供了一個(gè)專(zhuān)用評(píng)估平臺(tái)。這款工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)評(píng)估套件為MCX W72的多協(xié)議無(wú)線支持提供了詳盡的測(cè)試能力，包括低功耗藍(lán)牙、Zigbee、Thread、Matter和CAN連接。

MCXW72-LOC采用雙天線分集系統(tǒng)，通過(guò)射頻開(kāi)關(guān)在兩個(gè)2.4GHz天線之間動(dòng)態(tài)選擇，與FRDM-MCXW72板的單天線相比，提高了測(cè)距精度。通過(guò)重新焊接電容，可以選擇SMA連接器替代天線，從而支持傳導(dǎo) (電纜) 測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

MCXW72-LOC板預(yù)裝了一個(gè)信道探測(cè)演示。開(kāi)發(fā)人員可以將兩塊MCXW72-LOC板配對(duì)，無(wú)縫演示無(wú)線測(cè)距會(huì)話，并在實(shí)際條件下評(píng)估性能。該平臺(tái)還提供了一個(gè)先進(jìn)的MCU-Link硬件調(diào)試器、多種電源和低功耗選項(xiàng)、雙CAN收發(fā)器、按鈕、開(kāi)關(guān)、LED以及一個(gè)便于集成傳感器的MikroE Click連接器。

開(kāi)發(fā)生態(tài)合作體系支持

兩款板均與恩智浦的開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)完全兼容。MCUXpresso軟件開(kāi)發(fā)套件 (SDK) 提供了驅(qū)動(dòng)程序、示例和全面的文檔。此外，應(yīng)用代碼中心 (ACH) 提供了專(zhuān)家編寫(xiě)的代碼示例以加速開(kāi)發(fā)，而擴(kuò)展板中心 (EHB) 則在開(kāi)發(fā)人員與恩智浦及其生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴的兼容附加板之間架起了一座橋梁。恩智浦的專(zhuān)有算法負(fù)責(zé)將原始信道探測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為精確的距離估計(jì)，為應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員抽象了復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。

KW47：將信道探測(cè)技術(shù)引入汽車(chē)系統(tǒng)

盡管MCX W72主要面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，但恩智浦的KW47將同樣的信道探測(cè)能力帶入了汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域。作為恩智浦首款車(chē)規(guī)級(jí)Bluetooth 6.0信道探測(cè)MCU，KW47滿足AEC-Q100 2級(jí)認(rèn)證要求，并支持ASPICE、MISRA軟件標(biāo)準(zhǔn)以及集成CAN通信的AUTOSAR。

KW47架構(gòu)。

恩智浦KW47能夠?qū)崿F(xiàn)安全的數(shù)字鑰匙系統(tǒng)和汽車(chē)門(mén)禁應(yīng)用，其探測(cè)范圍令人印象深刻——能夠在遠(yuǎn)達(dá)100米的距離內(nèi)檢測(cè)到駕駛員，并在近距離提供20-50厘米的精度。KW47與MCX W72采用同一個(gè)平臺(tái)架構(gòu) (包括相同的LCE和EdgeLock安全技術(shù))，確保在汽車(chē)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中提供一致的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)和互操作性。KW47-LOC開(kāi)發(fā)板也為汽車(chē)開(kāi)發(fā)人員提供了與面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的MCXW72-LOC類(lèi)似的評(píng)估工具。

方案已量產(chǎn)，即刻開(kāi)啟無(wú)限可能

恩智浦MCX W72和KW47均已量產(chǎn)。開(kāi)發(fā)板現(xiàn)已上市，開(kāi)發(fā)人員可使用這些板立即開(kāi)始原型設(shè)計(jì)，為產(chǎn)品量產(chǎn)做好準(zhǔn)備。

想要探索FRDM-MCXW72，開(kāi)啟無(wú)限可能，點(diǎn)擊這里>>

本文作者

Miguel Reyes，恩智浦半導(dǎo)體的系統(tǒng)賦能工程師，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)汽車(chē)低功耗藍(lán)牙及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。他專(zhuān)注于信道探測(cè)等高級(jí)低功耗藍(lán)牙功能，以及對(duì)基于IEEE 802.15.4的協(xié)議支持，包括Matter、ZigBee和OpenThread。Miguel在恩智浦擁有近15年的工作經(jīng)驗(yàn)，曾為系統(tǒng)、應(yīng)用及賦能團(tuán)隊(duì)做出關(guān)鍵貢獻(xiàn)，涉足廣泛的嵌入式系統(tǒng)與無(wú)線連接解決方案領(lǐng)域。他的工作有力地推動(dòng)了恩智浦無(wú)線產(chǎn)品組合的客戶參與及大眾市場(chǎng)推廣，特別是在汽車(chē)與物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。