Bluetooth AoA

Buletoothで位置検知ができると便利かと思いNordicのAoAの動作確認をしてみました。

nRF52833DK 2台をそれぞれ以下のプロジェクトでビルド＆書込み

Direction finding connectionless locator

Create a new applicationでソースの取得

nRF Connect -> APPLICATION -> direction_finding_connectionless_tx -> Add build configrationを選択

 child_image/hci_rpmsg.confの編集

Direction finding connectionless beacon

Create a new applicationでソースの取得

nRF Connect -> APPLICATION -> direction_finding_connectionless_tx -> Add build configrationを選択

RTT Consoleの設定

main.cにprintk()が使用されていてをれをVSCodeのターミナルに出力ができると便利です。

ついでにprj.confに以下記述を追加します。

エラーなくBuildができるはずです。

もしエラーが出た場合はnRF Connect SDKの設定が違っているかもです。

私がはまったエラーがあり

Direction finding connectionless beaconの

build configrationの

nRF Connect -> APPLICATION -> direction_finding_connectionless_tx -> Add build configrationで

Kconfig fragments : overlay-aoa-.conf と board\nrf52833dk_nrf52833.confの2つを指定

しないといけませんでした。

エラーの原因を探してprj.confなどを修正するよりもnRF Connect SDKの設定を見直した方が良いかもです。

エラーなく実行ができるはずです。

もしエラーが出た場合はnRF Connect SDKの設定が違っているかもです。

エラーの原因を探して修正するよりもnRF Connect SDKの設定を見直した方が良いかもです。

(NordicのDevZoneでエラーログで検索してもあまり良い情報がなかったりします。)

結果としては位相差またはIQ値が得られると思ったのですが、

デフォルトのソースでは出力されませんでした。

main.cに以下のコードを追加することでIQ値が得られます。

static void cte_recv_cb(struct bt_le_per_adv_sync *sync,

struct bt_df_per_adv_sync_iq_samples_report const *report)

{

printk("CTE[%u]: samples count %d, cte type %s, slot durations: %u [us], "

       "packet status %s, RSSI %i\n",

       bt_le_per_adv_sync_get_index(sync), report->sample_count,

       cte_type2str(report->cte_type), report->slot_durations,

       packet_status2str(report->packet_status), report->rssi);

printk("Channel index:%x  Id of antenna used:%x  Value of the paEventCounter:%x  Type of IQ samples:%x\n", 

report->chan_idx, report->rssi_ant_id, report->per_evt_counter, report->sample_type);

uint8_t *i_q;

char buf[512];

i_q = report->sample;

for (uint8_t scnt = 0; scnt < report->sample_count; scnt++) {

// printk("I:%d   Q:%d   Count:%d\n", *(i_q + scnt*2) , *(i_q + scnt*2+1), scnt);

snprintk(buf+scnt*9, 10 ,"(%03d,%03d)",*(i_q + scnt*2), *(i_q + scnt*2+1));

}

printk("%s\n", buf);

}

VSCodeのターミナルに以下のログがでるようになります。

CTE[1]: samples count 25, cte type AOA, slot durations: 2 [us], packet status CRC OK, RSSI -500

Channel index:1f  Id of antenna used:0  Value of the paEventCounter:8ac  Type of IQ samples:0

(230,216)(033,031)(218,227)(041,019)(214,235)(048,007)(211,251)(047,006)(212,014)(229,037)(001,047)(025,037)(037,028)(046,004)(035,225)(021,214)(255,208)(230,217)(211,240)(207,006)(218,028)(241,043)(007,046)(034,030)(046,005)

(a,b)は250 kHz変調でIQ分離された値です。

データがストレートバイナリのため符号付きにしたあと、次に偏角を求めます。

まずはすべてのデータ対して行います。

ここからがポイントです。

最初の8サンプル目は基準と呼ばれるもので1 MHzサンプリングされたものです。

よって、250  kHz変調の波形は正弦波とはならずナイキスト周波数の2倍にしかなりません。

しかし、 1と5、2と6、3と7、4と8は変調250 kHzの360度の値となるため、

1と5、2と6、3と7、4と8の4つの位相差を取りれば

送信受信の2402MHz, 2426MHz, 2480MHzのズレや、変調250 kHzのズレを知ることができます。

9サンプル目以降は250 KHzサンプリングとなります。

それぞれの偏角に対し、基準で求めたオフセット加えてあげると、

位相差に変換できるというものになります。

マトリックスアンテナではなく単一のアンテナのため、もちろん0度になります。

今後マトリックスアンテナを作成して角度を求めてみたいと思っています。