基于BLE和LoRa的室內(nèi)定位跟蹤器

描述

嘿，怎么了，伙計們！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，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)在讓我們進入有趣的部分。

為您的項目制造 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、功能測試和IC編程。

其制造基地配備了最先進的生產(chǎn)設(shè)備，如YAMAHA貼片機、回流爐、波峰焊機、X-RAY、AOI測試機；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擁有超過 10 年的 PCB 行業(yè)經(jīng)驗。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 代表低功耗藍牙。它是由藍牙特別興趣小組 (Bluetooth SIG) 設(shè)計和銷售的一種無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，旨在針對醫(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)典藍牙相比，藍牙低功耗旨在提供顯著降低的功耗和成本，同時保持類似的通信范圍。低功耗藍牙技術(shù)在與經(jīng)典藍牙技術(shù)相同的頻譜范圍（2.400–2.4835 GHz ISM 頻段）內(nèi)運行，但使用不同的信道集。與經(jīng)典的藍牙 79 個 1-MHz 通道不同，低功耗藍牙有 40 個 2-MHz 通道。在一個信道內(nèi)，數(shù)據(jù)使用高斯頻移調(diào)制傳輸，類似于經(jīng)典藍牙的基本速率方案。比特率為 1 Mbit/s（藍牙 5 中可選 2 Mbit/s），最大發(fā)射功率為 10 mW（藍牙 5 中為 100 mW）。低功耗藍牙使用跳頻來抵消窄帶干擾問題。經(jīng)典藍牙也使用跳頻，但細節(jié)不同；因此，雖然 FCC 和 ETSI 都將藍牙技術(shù)歸類為 FHSS 方案，但藍牙低功耗被歸類為使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)或直接序列擴頻的系統(tǒng)。最大發(fā)射功率為 10 mW（藍牙 5 中為 100 mW）。低功耗藍牙使用跳頻來抵消窄帶干擾問題。經(jīng)典藍牙也使用跳頻，但細節(jié)不同；因此，雖然 FCC 和 ETSI 都將藍牙技術(shù)歸類為 FHSS 方案，但藍牙低功耗被歸類為使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)或直接序列擴頻的系統(tǒng)。最大發(fā)射功率為 10 mW（藍牙 5 中為 100 mW）。低功耗藍牙使用跳頻來抵消窄帶干擾問題。經(jīng)典藍牙也使用跳頻，但細節(jié)不同；因此，雖然 FCC 和 ETSI 都將藍牙技術(shù)歸類為 FHSS 方案，但藍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 是一款遠程/低功耗 LoRaWAN 藍牙追蹤器。

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 針對人和物的室內(nèi)定位。LBT1 具有運動檢測功能，它還將檢測步行步數(shù)并上傳值。LBT1 由 1000mA 可充電鋰電池和充電電路供電，以實時跟蹤為目標(biāo)，跟蹤上行間隔短。

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LBT1 的技術(shù)規(guī)格是：-

• 單片機：STM32L072CZT6
• 閃存：192KB
• 內(nèi)存：20KB
• EEPROM：6KB
• 時鐘速度：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，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。它是提供藍牙連接并涵蓋與 BLE 信標(biāo)進行的所有通信的芯片。要詳細研究這一點，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 Tracker 的大腦和心臟。它控制節(jié)點內(nèi)部進行的所有通信以及節(jié)點運行所需的所有其他控制部分。您可以從這里詳細了解這一點。

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

我們還有一個電池管理芯片和一個編程芯片和一個 USB 端口，我們可以通過它對設(shè)備進行充電和編程。我們還有 4 個引腳可用于對基于 STM32 的微控制器進行編程，以根據(jù)我們的需要運行。引腳為 RST、CLK、DIO 和 GND。在電路板下方，我們有一個 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，是通過低功耗藍牙進行通信的信標(biāo)。信標(biāo)設(shè)備是小型無線電發(fā)射器，戰(zhàn)略性地安裝在各個位置，用于在給定范圍內(nèi)廣播低能量藍牙信號。這個范圍取決于硬件能力。平均而言，一個信標(biāo)設(shè)備可以將 BLE 信號傳輸?shù)?80 米。來自信標(biāo)的 BLE 信號能夠觸發(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 ID 號，大約每秒 10 次。信標(biāo)附近的藍牙設(shè)備會拾取此 ID 號并執(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，我們會看到一個非常小而簡單的 PCB。它上面有一個按鈕，用于打開或關(guān)閉信標(biāo)。它還有一個 CR2032 電池，這是一種時尚的 3V 紐扣電池，可為設(shè)備供電。由于 BLE 信號使用的電量非常少，這種電池可以使用長達 4-5 年。它有一個電池座、一個陶瓷天線和一個晶體振蕩器，但信標(biāo)的核心是 Nordic 的 NRF52832 BLE 芯片。這是負責(zé)通過 BLE 與此信標(biāo)進行的所有通信的芯片。您可以從這里詳細了解這款芯片。所有信標(biāo)都有自己的 ID 號，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 Tracker 所需的組件，現(xiàn)在我們可以繼續(xù)討論這個 Tracker 將如何工作的想法。跟蹤器可用于跟蹤要跟蹤的對象具有指定移動路徑的位置。那就是對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)一些自動駕駛自動叉車的運動。我們要做的是在每個要跟蹤的設(shè)備上放置一個 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，因為這將有助于增加信標(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 進入任何信標(biāo)的范圍內(nèi)，帶有 Tracker 的設(shè)備就會移動。它將信標(biāo)的 ID 號發(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，以及在某個時間點接收信標(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 進入任何信標(biāo)的范圍內(nèi)，帶有 Tracker 的設(shè)備就會移動。它將信標(biāo)的 ID 號發(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，以及在某個時間點接收信標(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 進入任何信標(biāo)的范圍內(nèi)，帶有 Tracker 的設(shè)備就會移動。它將信標(biāo)的 ID 號發(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，以及在某個時間點接收信標(biāo)的 ID 的模式是否有任何變化。我們將知道設(shè)備遵循了錯誤的路徑。它將信標(biāo)的 ID 號發(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，以及在某個時間點接收信標(biāo)的 ID 的模式是否有任何變化。我們將知道設(shè)備遵循了錯誤的路徑。它將信標(biāo)的 ID 號發(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，以及在某個時間點接收信標(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。希望你喜歡這個教程，期待下次再見。