基于BLE和LoRa的室內(nèi)定位跟蹤器

描述

嘿，怎么了，伙計(jì)們！來自 CETech 的Akarsh。

基于 GPS 的位置跟蹤是當(dāng)今非常重要的服務(wù)之一。我們使用它來找到通往目的地的路徑，并使用它來跟蹤我們貨物的位置。但是您是否聽說過不使用 GPS 的位置跟蹤？今天我們將討論使用 BLE 和 LoRa 技術(shù)制作位置跟蹤器的想法。我們今天不打算制作一個(gè)，但我們將討論它是如何工作的。但在此之前，我們將討論使該應(yīng)用程序成為可能的模塊內(nèi)部的內(nèi)容。我們擁有基于 LBT01 LoRa 的 GPS 跟蹤器和 LoRa 的 BLE 信標(biāo)。我們將把它們撕掉，然后，我們將檢查它們里面的東西，使所有應(yīng)用程序成為可能。

現(xiàn)在讓我們進(jìn)入有趣的部分。

為您的項(xiàng)目制造 PCB

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PCBGOGO成立于2015年，提供一站式PCB組裝服務(wù)，包括PCB制造、PCB組裝、元器件采購、功能測(cè)試和IC編程。

其制造基地配備了最先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，如YAMAHA貼片機(jī)、回流爐、波峰焊機(jī)、X-RAY、AOI測(cè)試機(jī)；和最專業(yè)的技術(shù)人員。

雖然只有五年的歷史，但他們的工廠在中國市場(chǎng)擁有超過 10 年的 PCB 行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。它是表面貼裝、通孔和混合技術(shù) PCB 組裝和電子制造服務(wù)以及交鑰匙 PCB 組裝的領(lǐng)先專家。

PCBGOGO提供從原型到量產(chǎn)的訂單服務(wù)，現(xiàn)在就加入他們吧。

什么是BLE？

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在我們開始撕裂和研究我們擁有的 BLE 信標(biāo)之前。我們需要了解 BLE 是什么以及它是如何工作的。BLE 代表低功耗藍(lán)牙。它是由藍(lán)牙特別興趣小組 (Bluetooth SIG) 設(shè)計(jì)和銷售的一種無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，旨在針對(duì)醫(yī)療保健、健身、信標(biāo)、安全和家庭娛樂等行業(yè)的新穎應(yīng)用。與經(jīng)典藍(lán)牙相比，藍(lán)牙低功耗旨在提供顯著降低的功耗和成本，同時(shí)保持類似的通信范圍。低功耗藍(lán)牙技術(shù)在與經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)相同的頻譜范圍（2.400–2.4835 GHz ISM 頻段）內(nèi)運(yùn)行，但使用不同的信道集。與經(jīng)典的藍(lán)牙 79 個(gè) 1-MHz 通道不同，低功耗藍(lán)牙有 40 個(gè) 2-MHz 通道。在一個(gè)信道內(nèi)，數(shù)據(jù)使用高斯頻移調(diào)制傳輸，類似于經(jīng)典藍(lán)牙的基本速率方案。比特率為 1 Mbit/s（藍(lán)牙 5 中可選 2 Mbit/s），最大發(fā)射功率為 10 mW（藍(lán)牙 5 中為 100 mW）。低功耗藍(lán)牙使用跳頻來抵消窄帶干擾問題。經(jīng)典藍(lán)牙也使用跳頻，但細(xì)節(jié)不同；因此，雖然 FCC 和 ETSI 都將藍(lán)牙技術(shù)歸類為 FHSS 方案，但藍(lán)牙低功耗被歸類為使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)或直接序列擴(kuò)頻的系統(tǒng)。最大發(fā)射功率為 10 mW（藍(lán)牙 5 中為 100 mW）。低功耗藍(lán)牙使用跳頻來抵消窄帶干擾問題。經(jīng)典藍(lán)牙也使用跳頻，但細(xì)節(jié)不同；因此，雖然 FCC 和 ETSI 都將藍(lán)牙技術(shù)歸類為 FHSS 方案，但藍(lán)牙低功耗被歸類為使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)或直接序列擴(kuò)頻的系統(tǒng)。最大發(fā)射功率為 10 mW（藍(lán)牙 5 中為 100 mW）。低功耗藍(lán)牙使用跳頻來抵消窄帶干擾問題。經(jīng)典藍(lán)牙也使用跳頻，但細(xì)節(jié)不同；因此，雖然 FCC 和 ETSI 都將藍(lán)牙技術(shù)歸類為 FHSS 方案，但藍(lán)牙低功耗被歸類為使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)或直接序列擴(kuò)頻的系統(tǒng)。

這里也使用了 LoRa 技術(shù)，但我們今天不打算討論它。如果您想了解有關(guān) LoRa 的更多信息，可以從這里獲得。

LBT1 LoRaWAN BLE 室內(nèi)追蹤器內(nèi)部

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LBT1 是一款遠(yuǎn)程/低功耗 LoRaWAN 藍(lán)牙追蹤器。

LBT1 掃描并找到最近的 i-Beacon 信息，并通過 LoRaWAN 無線網(wǎng)絡(luò)將其發(fā)送到 IoT 服務(wù)器。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器應(yīng)該有一個(gè)預(yù)先配置的信標(biāo)位置映射，以便跟蹤 LBT1 跟蹤器的位置。LBT1 針對(duì)人和物的室內(nèi)定位。LBT1 具有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能，它還將檢測(cè)步行步數(shù)并上傳值。LBT1 由 1000mA 可充電鋰電池和充電電路供電，以實(shí)時(shí)跟蹤為目標(biāo)，跟蹤上行間隔短。

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LBT1 的技術(shù)規(guī)格是：-

• 單片機(jī)：STM32L072CZT6
• 閃存：192KB
• 內(nèi)存：20KB
• EEPROM：6KB
• 時(shí)鐘速度：32Mhz

這是有關(guān) Dragino 的 LBT1 LoRaWAN BLE 追蹤器的簡介。現(xiàn)在我們將討論這個(gè)跟蹤器內(nèi)部的內(nèi)容。當(dāng)我們打開設(shè)備的白色外殼時(shí)，我們可以看到 Tracker 的 PCB。除了覆蓋在 LED 上的半透明硅和紅色的大按鈕外，蓋子上什么都沒有。來到 PCB 上，我們有一個(gè)按鈕，它用作 SOS 按鈕，或者也可以編程用于任何其他目的。我們有一個(gè)電源開關(guān)，可以打開或關(guān)閉設(shè)備。除此之外，用于提供連接和控制設(shè)備的主要組件如下所列：-

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• BLE 芯片：它有來自 Nordic 的 NRF52832 BLE 芯片。它是提供藍(lán)牙連接并涵蓋與 BLE 信標(biāo)進(jìn)行的所有通信的芯片。要詳細(xì)研究這一點(diǎn)，您可以從這里轉(zhuǎn)到其數(shù)據(jù)表。

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• 基于 STM32 的微控制器：該跟蹤器裝有 STM32L072CZT6 微控制器。它是這個(gè) Tracker 的大腦和心臟。它控制節(jié)點(diǎn)內(nèi)部進(jìn)行的所有通信以及節(jié)點(diǎn)運(yùn)行所需的所有其他控制部分。您可以從這里詳細(xì)了解這一點(diǎn)。

• RFM95 LoRa 芯片：這是負(fù)責(zé)與該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的所有基于 LoRa 的通信的芯片。它將節(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)關(guān)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到該網(wǎng)關(guān)。它還有一個(gè)柔性天線，它在電路板下方彎曲。您可以從此處詳細(xì)閱讀此內(nèi)容，并從此處獲取有關(guān)此模塊的一些其他信息。

我們還有一個(gè)電池管理芯片和一個(gè)編程芯片和一個(gè) USB 端口，我們可以通過它對(duì)設(shè)備進(jìn)行充電和編程。我們還有 4 個(gè)引腳可用于對(duì)基于 STM32 的微控制器進(jìn)行編程，以根據(jù)我們的需要運(yùn)行。引腳為 RST、CLK、DIO 和 GND。在電路板下方，我們有一個(gè) 1000 mAh 電池，可為設(shè)備供電并使其保持開啟狀態(tài)。它是可充電電池。因此，所有這些組件結(jié)合在一起，構(gòu)成了 LBT1 LoRaWAN BLE 室內(nèi)跟蹤器，可用于各種跟蹤應(yīng)用。

您可以從這里獲取您的 LBT1 追蹤器。

BLE信標(biāo)內(nèi)部

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到目前為止，我們已經(jīng)討論了 BLE 是什么，之后，我們打開并檢查了 LBT1 LoRaWAN BLE 室內(nèi)跟蹤器內(nèi)部的內(nèi)容。現(xiàn)在我們將了解 BLE 信標(biāo)是什么以及它們里面有什么。為此，我們有來自 Dragino 的 BLE 信標(biāo)。你可以從這里得到它們。BLE 信標(biāo)，顧名思義，是通過低功耗藍(lán)牙進(jìn)行通信的信標(biāo)。信標(biāo)設(shè)備是小型無線電發(fā)射器，戰(zhàn)略性地安裝在各個(gè)位置，用于在給定范圍內(nèi)廣播低能量藍(lán)牙信號(hào)。這個(gè)范圍取決于硬件能力。平均而言，一個(gè)信標(biāo)設(shè)備可以將 BLE 信號(hào)傳輸?shù)?80 米。來自信標(biāo)的 BLE 信號(hào)能夠觸發(fā)與該位置相關(guān)的特定操作。信標(biāo)通過 BLE 通道發(fā)送一個(gè) ID 號(hào)，大約每秒 10 次。信標(biāo)附近的藍(lán)牙設(shè)備會(huì)拾取此 ID 號(hào)并執(zhí)行信標(biāo)編程的任務(wù)。

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現(xiàn)在我們要看看這些信標(biāo)里面有什么。當(dāng)我們打開信標(biāo)的外殼時(shí)，我們會(huì)看到一個(gè)非常小而簡單的 PCB。它上面有一個(gè)按鈕，用于打開或關(guān)閉信標(biāo)。它還有一個(gè) CR2032 電池，這是一種時(shí)尚的 3V 紐扣電池，可為設(shè)備供電。由于 BLE 信號(hào)使用的電量非常少，這種電池可以使用長達(dá) 4-5 年。它有一個(gè)電池座、一個(gè)陶瓷天線和一個(gè)晶體振蕩器，但信標(biāo)的核心是 Nordic 的 NRF52832 BLE 芯片。這是負(fù)責(zé)通過 BLE 與此信標(biāo)進(jìn)行的所有通信的芯片。您可以從這里詳細(xì)了解這款芯片。所有信標(biāo)都有自己的 ID 號(hào)，可將它們與其他信標(biāo)區(qū)分開來。

基于 BLE 的室內(nèi)定位跟蹤器

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由于我們已經(jīng)了解了制作這個(gè) Tracker 所需的組件，現(xiàn)在我們可以繼續(xù)討論這個(gè) Tracker 將如何工作的想法。跟蹤器可用于跟蹤要跟蹤的對(duì)象具有指定移動(dòng)路徑的位置。那就是對(duì)象將一次又一次地遍歷相同的路徑。例如，如果我們需要跟蹤倉庫內(nèi)一些自動(dòng)駕駛自動(dòng)叉車的運(yùn)動(dòng)。我們要做的是在每個(gè)要跟蹤的設(shè)備上放置一個(gè) LBT1 LoRaWAN BLE 跟蹤器，根據(jù)要跟蹤的設(shè)備數(shù)量，我們將選擇合適的 LoRaWAN 網(wǎng)關(guān)并在為了將數(shù)據(jù)從跟蹤器發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。之后，我們將決定一些可以放置 BLE 信標(biāo)的位置。需要選擇周圍障礙物較少的位置，因?yàn)檫@將有助于增加信標(biāo)可以覆蓋的范圍。此外，信標(biāo)的放置方式應(yīng)使信標(biāo)覆蓋完整的路徑。現(xiàn)在，只要 Tracker 進(jìn)入任何信標(biāo)的范圍內(nèi)，帶有 Tracker 的設(shè)備就會(huì)移動(dòng)。它將信標(biāo)的 ID 號(hào)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，然后從那里發(fā)送到服務(wù)器，從那里可以輕松檢查數(shù)據(jù)。這樣，設(shè)備將能夠檢查設(shè)備所遵循的路徑，以及在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)接收信標(biāo)的 ID 的模式是否有任何變化。我們將知道設(shè)備遵循了錯(cuò)誤的路徑。此外，信標(biāo)的放置方式應(yīng)使信標(biāo)覆蓋完整的路徑。現(xiàn)在，只要 Tracker 進(jìn)入任何信標(biāo)的范圍內(nèi)，帶有 Tracker 的設(shè)備就會(huì)移動(dòng)。它將信標(biāo)的 ID 號(hào)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，然后從那里發(fā)送到服務(wù)器，從那里可以輕松檢查數(shù)據(jù)。這樣，設(shè)備將能夠檢查設(shè)備所遵循的路徑，以及在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)接收信標(biāo)的 ID 的模式是否有任何變化。我們將知道設(shè)備遵循了錯(cuò)誤的路徑。此外，信標(biāo)的放置方式應(yīng)使信標(biāo)覆蓋完整的路徑。現(xiàn)在，只要 Tracker 進(jìn)入任何信標(biāo)的范圍內(nèi)，帶有 Tracker 的設(shè)備就會(huì)移動(dòng)。它將信標(biāo)的 ID 號(hào)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，然后從那里發(fā)送到服務(wù)器，從那里可以輕松檢查數(shù)據(jù)。這樣，設(shè)備將能夠檢查設(shè)備所遵循的路徑，以及在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)接收信標(biāo)的 ID 的模式是否有任何變化。我們將知道設(shè)備遵循了錯(cuò)誤的路徑。它將信標(biāo)的 ID 號(hào)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，然后從那里發(fā)送到服務(wù)器，從那里可以輕松檢查數(shù)據(jù)。這樣，設(shè)備將能夠檢查設(shè)備所遵循的路徑，以及在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)接收信標(biāo)的 ID 的模式是否有任何變化。我們將知道設(shè)備遵循了錯(cuò)誤的路徑。它將信標(biāo)的 ID 號(hào)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，然后從那里發(fā)送到服務(wù)器，從那里可以輕松檢查數(shù)據(jù)。這樣，設(shè)備將能夠檢查設(shè)備所遵循的路徑，以及在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)接收信標(biāo)的 ID 的模式是否有任何變化。我們將知道設(shè)備遵循了錯(cuò)誤的路徑。

這就是在 BLE 信標(biāo)和 Dragino 的 LBT1 LoRaWAN 室內(nèi) BLE 跟蹤器的幫助下基于 BLE 的室內(nèi)跟蹤器的想法。我們還深入了解了這些設(shè)備內(nèi)部使它們能夠做所有這些事情的東西。希望你喜歡這個(gè)教程，期待下次再見。