越来越多的日常数字设备，包括智能手机、人机界面、门锁

越来越多的日常数字设备常用的无线传感器网络aoa定位方法原理，包括智能手机、门锁，甚至是最新款的汽车，现在都使用一种称为空间感知的无线功能。具有空间意识的数字设备可以了解其相对于其他设备的位置，然后对这些设备的位置变化做出响应。空间意识让我们这些数字设备的用户更容易度过我们的日子。

以空间感知门锁为例。该锁可以安装在车门、仓库入口或前门上，它会感应到您的智能手机的接近程度，并在您离门足够近时自动解锁。同样，门锁可以在您离开时感应到您的离开；当您离得足够远表明您已经离开时，门锁会自动重新上锁。

空间意识帮助我们人类的另一种方式是找到我们放错地方的东西。您可以在钱包、眼镜或遥控器上安装一个小型跟踪设备，下次找不到该物品时，您的智能手机可以利用其空间感知来定位它并引导您找到它。您的智能手机甚至可以在屏幕上显示带有增强现实视图的图像，以引导您找到丢失的对象。

与空间感知设备的交互既简单又直观，但设计支持空间感知的人机体验可能非常具有挑战性，因为涉及的步骤很多。此外，开发人员发现使用两种不同的无线技术（低功耗蓝牙和超宽带）可以创建增强的空间感知解决方案。

该设计的低功耗蓝牙 (BLE) 部分提供了一种低功耗方法，可通过被动接近检测来识别其他设备的存在。设计的超宽带（UWB）部分提供基于宽带测距的精确定位常用的无线传感器网络aoa定位方法原理，可以检测距离和运动方向的微小变化。设计的BLE端检测到附近物体后，触发UWB端，利用UWB产生的数据将运动的位置和方向传达给人机界面。

在 BLE、UWB 和人机界面之间实现这些交互可能很棘手。它涉及复杂的嵌入式算法和复杂的射频设计。此外，最终产品需要经过全面测试，以确保这两种无线技术能够无缝协同工作。

以下是开发人员在使用空间感知时需要考虑的问题。

接近感应技术和通过低功耗蓝牙 (BLE) 进行的通信

由于其广泛使用，蓝牙是物联网设备的合理选择。根据监督蓝牙规范和许可的标准组织蓝牙特别兴趣小组 (SIG) 的 2021 年市场更新，估计有 130 亿个支持蓝牙的物联网设备已经在使用中。蓝牙 SIG 在 BLE 的成功中发挥了重要作用，因为它们不仅定义了通信协议，还通过认证计划强制遵守协议。因此，BLE 无处不在且具有普遍的互操作性。开发人员可以确信，支持 BLE 的设备将能够与他们遇到的其他支持 BLE 的设备进行通信，而最终用户无需担心设备设置和配置。

互操作性使 BLE 成为两点之间短距离数据传输的绝佳选择。在使用空间感知的应用中，这意味着 BLE 可用于配置、链路协商和通信 HMI。

BLE 也可用于定位，但在确定物品的准确位置时不如 UWB 精确。 BLE 使用一种称为接收信号强度指示器 (RSSI) 的技术来计算距离。这与其他常用定位协议（包括 Wi-Fi）使用的技术相同。 RSSI 测量使用信号强度来表示距离，这是基于信号越近越强的想法，但这种方法更容易受到射频干扰和人为障碍等问题的影响。如果应用程序需要超越 BLE 的空间感知级别，那么 UWB 就会发挥作用。

通过超宽带 (UWB) 进行准确定位

UWB，最近由 IEEE 在 802.15.4a/z 中定义，是一种无线标准，可提供更多 ) 以获得更准确的读数。使用飞行时间 (ToF) 和到达角 (AoA) 计算，UWB 可以精确地确定 +/- 10 厘米内的位置。

最新版本的 UWB 基于军用雷达应用。它与其他无线协议的不同之处在于它使用短至 2ns 的脉冲信号。此外，UWB 在 6-8 GHz 频谱中使用 500 MHz 宽带，这与 2.4 GHz 频谱中的窄带不同，在窄带中 BLE、Wi-Fi 和一些专有解决方案的运行更加拥塞。

UWB 的独特结构意味着它可以准确地执行安全测距，同时使用极少的功率发送信号，即使在具有挑战性的射频环境中也能提供非常稳定的连接且干扰极小。

成功组合

BLE 和 UWB 的结合旨在使广泛的用例受益，包括智能家居、汽车、消费和工业。

回到门锁的例子，当你靠近它时，门会自动打开，这是 BLE 和 UWB 提供的最佳体验。 BLE 可以在相邻外边界进行初始发现，然后可以与身体周围的多个锚点协调以激活 UWB 测距。新激活的 UWB 锚点可以检测到智能手机中对应的 UWB 无线。这些超宽带无线使用协调的 ToF 和 AoA 测量，可确保高度准确的距离测量。

BLE 和 UWB 之间的类似切换发生在物品跟踪器中。小型电池供电的标签可以贴在包、车钥匙、宠物项圈或任何您可能丢失的东西上。 BLE 将跟踪器与您的手机相关联。配对两个 BLE 端点可启用加密的 BLE 通信以确保隐私。稍后，当您找不到您要查找的内容时，您可以使用手机上的应用程序启动搜索。 BLE 会寻找相关标签，一旦靠近，BLE 将激活 UWB 测距，您的应用会引导您找到丢失物品的确切位置。

迎接设计挑战

BLE 和 UWB 的结合意味着每个协议都可以提供关键功能，以获得更好的用户体验。然而，使用组合无线技术开发从概念到产品的设计对开发人员提出了独特的挑战。

编码固件和设计硬件以充分发挥 BLE 和 UWB 的综合潜力，需要具备每项技术的专业知识。此外，了解如何将这两种技术集成到一个系统中意味着要关注许多其他因素，包括非易失性内存和 RAM 限制、系统级电流消耗的预算以及电路板设计限制。

使用同一供应商的好处

设计人员需要依赖可靠且易于集成的 BLE 和 UWB 解决方案，理想情况下，它们还可以在单​​个系统中协同工作。确保将 BLE 和 UWB IC 成功集成到产品中的一种方法是与可以同时提供这两种 IC 的单一供应商合作。

例如，恩智浦为空间受限的设计提供 BLE 和 UWB 片上系统 (SoC) 选项，并通过模块合作伙伴提供预认证的 BLE 和 UWB 解决方案的 PCB 模块变体。此外，使用 NXP 的参考设计和设计指南来设计硬件可以让系统开发人员保持领先地位，并确保客户板的设计能够满足最佳射频和其他性能指标。

将 BLE 和 UWB 软件结合在一个项目中也会带来一系列挑战。这是另一种选择单一供应商可能会有所帮助的情况，因为您更有可能找到可以协同工作的软件组件。例如，恩智浦的 MCUXpresso SDK 提供预集成的 UWB 驱动程序、BLE 堆栈、引导加载程序等其他关键系统组件和应用层功能，在一组参考示例中展示了 UWB 驱动的用例。

NXP 的 Finder V3 参考板可用作附加设计工具，提供一流的硬件设计指南和紧密集成的嵌入式软件。此参考设计演示了 Finder 的用例，包括一个小型电池供电板，支持 BLE 接近和发现、UWB 测距，甚至是带有源代码的演示移动应用程序。

Finder V3 的参考设计基于 QN9090 无线 MCU 和 Trimension SR040，这是 NXP 为 UWB 跟踪应用量身定制的 UWB 解决方案。 Trimension SR040 支持实时定位服务 (RTLS) 标签中的到达时间差 (TDoA)，旨在满足 FiRa 联盟对 UWB 即将提出的要求。