【技术专栏】蓝牙信道探测测距方案

蓝牙信道探测（Channel Sounding）是蓝牙技术联盟最新推出的测距技术，实现了更高的安全性和精准性。蓝牙信道探测采用了两种成熟的测距方法，即基于相位的测距（PBR）和基于往返时间的测距（RTT），相较于传统技术具有更高的精度和稳定性，能够有效应对环境干扰和提升安全性。这项技术将在多个领域扮演关键角色，包括但不限于数字钥匙、“Find My”定位服务、智能家居以及工业自动化等。

本系列的前三篇文章已经介绍了信道探测的测距原理、链路层协议和Profile协议，本文将介绍如何基于泰凌TLSR922x信道探测测距方案来实现蓝牙高精度定位。

一、TLSR922x测距方案

泰凌微电子提供了一套基于TLSR922x系列芯片完整的蓝牙信道探测测距方案。该方案将基于相位测距（PBR）的Mode2作为主模式，在室外可以达到100米的测量量程和±0.5米的精度。

1.1 技术实现

蓝牙联盟定义了无线传输技术规范以及面向产品和使用场景的应用层规范，最终达成统一的互操作性。

控制层（Controller）

蓝牙6.0核心规范定义了信道探测物理层的信号调制方式以及链路层的跳频机制。泰凌微电子TLSR922x测距方案支持3种测距模式（Mode0，Mode1，Mode2），支持最新的3种跳频算法（3a，3b，3c）。

协议层（Profile）

RAP（Ranging Profile）作为专注于测距功能的Profile层协议，其设计核心在于高效、安全地实现蓝牙设备间的精确测距。泰凌测距方案支持该协议明确划分的两个核心角色：测距请求者（Ranging Responder）与测距响应者（Ranging Requester）。

RAS（Ranging Service）是一个通用属性配置文件（GATT）服务，旨在通过RAS服务器端向RAS客户端提供测距数据，它定义了测距数据的传输方式、格式和协议，确保测距数据能够准确、可靠地传输给上层应用。泰凌测距方案支持RAS定义的两种测距数据交换模式：实时测距数据模式（Real-time Ranging Data mode）与按需测距数据模式（On-demand Ranging Data mode）。

在开始信道探测方案演示之前，我们需要准备硬件以及软件环境。

1.2硬件

1.3软件

为了方便用户快速的使用泰凌开发套件体验信道探测这一新特性，我们提供了Telink BDT软件。通过该软件，用户可以将固件烧录到开发板中。同时，该软件内置了CS_Tool工具，用户可以快速的将发起设备和反射设备配对，并且可以实时展示高精度的距离测量过程。

二、测距环境搭建

2.1固件烧录

用户可以通过Telink烧录器将对应的固件分别烧录到两块开发板中。在烧录完成后，重新对两块开发板进行上电。可看到发起设备蓝色LED闪烁，反射设备绿色LED闪烁。

2.2供电和数据连接

通过数据线将发起设备连接到已安装Telink BDT软件的电脑，反射设备可通过数据线连接任何可以为其供电的设备，例如充电宝。

2.3扫描和连接设备

1、打开Telink BDT软件，点击菜单栏的Tool，在下拉菜单中点击CS_Tool。点击之后，CS_Tool的页面弹出。

2、选择对应的串口号，波特率选择1000000。

3、点击‘scan’扫描设备。

4、在扫描到的设备列表中，选择名为‘cs_telink’的设备。

5、点击‘Connect’按钮，发起设备会和反射设备建立连接。

6、连接成功后两块开发板的红色LED常亮，此时CS_Tool会弹出提示窗口，点击‘OK’后画面跳转到实时展示测距过程的界面。然后点击‘start’按钮，即可开始测量和展示测距过程。

用户可以通过单击‘stop’和‘start’按钮控制暂停或继续展示测距过程画面。

三、测距性能

目前，泰凌微电子TLSR922x测距方案在室外使用Mode2（PBR）作为主模式可以达到100米的测量量程和±0.5米的精度。下图是发起设备位置固定，测试者手持反射设备步行100米往返，根据测距结果绘制而成的图片，包含原始测距结果（蓝色点）和经过滤波后较为平滑的距离曲线（黑色线条）。

四、视频演示

点击此处观看泰凌微电子信道探测测距方案实际演示视频。

五、结语

相较于之前的蓝牙定位技术（RSSI、AOA/AOD），蓝牙信道探测在定位精度及最大定位距离方面有明显提升。此外，其稳定性和抗干扰性也有极大提高。泰凌微电子信道探测方案能够为蓝牙设备带来高精度的定位功能，并且提供了详细的使用说明，方便用户轻松上手。我们会在现有基础上持续优化信道探测方案的性能，为开发人员和行业用户创造更多可能性。敬请期待我们即将发布的支持信道探测的 SDK 以及配套硬件！