意法半導體之前發(fā)布了一款新的SDK，它可以測量兩個藍牙低功耗模塊之間的物理距離，我們現(xiàn)在來介紹一下它在抗擊疫情中的首次應(yīng)用。事實上，這款新推出的產(chǎn)品是合作伙伴Inocess開發(fā)的Nextent標簽，這是一種可穿戴器件，如果檢測到另一個標簽與自己僅有兩米或更短的距離，它就會震動，這說明與預(yù)防病毒傳播而制定的準則中規(guī)定的距離相比，兩個人之間的距離更近。

法國公司Inocess是意法半導體合作伙伴計劃成員，它的目標客戶是那些希望創(chuàng)建智能徽章的公司，或希望跟蹤參與者的現(xiàn)場活動組織者。它不是追蹤私人活動的消費產(chǎn)品。例如，公司或機構(gòu)可以定制這些標簽，以便在工作場所或公共區(qū)域使用。

隨著各國開始放松限制，很明顯，保持安全距離起到了作用。彼此保持六英尺（或兩米）的社交距離（再加上正確的手部衛(wèi)生、居家不出法令和咳嗽禮儀）有助于“使曲線趨平”，也就是說它降低了感染率。

兩項研究（一項由明尼阿波利斯的明尼蘇達大學負責，另一項由多倫多大學負責）的結(jié)果均表明，感染和死亡人數(shù)的大幅減少在很大程度上歸功于保持安全距離。因此，流行病學專家已經(jīng)在談?wù)搫討B(tài)安全距離。

這意味著政府可能會定期采取安全距離保持措施，以防止衛(wèi)生保健機構(gòu)因患者蜂擁而至而停擺，而且這種做法可能在未來幾年成為我們新常態(tài)的一部分。因此，Nextent標簽這樣的產(chǎn)品可能是無價的。

意法半導體的物理距離SDK背后的公式

我們在印度諾伊達的團隊試圖找到一種方法來確定兩個藍牙模塊之間的物理距離，最后決定依靠藍牙低功耗模塊的發(fā)射功率和接收信號強度指示（RSSI）之間的有趣關(guān)系。由于器件發(fā)送一個信標通知其發(fā)射功率（Tx），接收組件可以使用與其RSSI相關(guān)的數(shù)據(jù)確定兩者之間的距離，如：

在上面的公式中，N為常數(shù)，表示可能影響信號的環(huán)境要素。它的取值范圍通常在2到4之間，代表完美環(huán)境的

雖然這個公式是常識，我們在諾伊達的團隊仍將這種創(chuàng)新用于其算法，從而確保更高的準確性和效率。實際上，由于發(fā)射功率在不同的測量中會有很大變化，SDK在RAM中存儲20到100個樣本，并在使用互補RSSI濾波器的同時求其平均值，以提高精度。此外，SDK還可以使用加速計來喚醒處于運動狀態(tài)或已休眠較長時間的系統(tǒng)，從而通過延長休眠時間的方式節(jié)約更多的電池續(xù)航時間。

根據(jù)我們的計算，在持續(xù)活躍階段和最佳條件下，使用250 mAh電池的器件的最長續(xù)航時間為6天。然而，由于我們的估計是純理論性的，因此當看到Inocess在其Nextent標簽中使用我們的物理距離SDK時，實在令人興奮。

Nextent標簽：意法半導體的物理距離SDK的首次實現(xiàn)一開始，這家法國公司致力于研究自己的物理距離測量算法。然而，正如Inocess聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Sebastien Icart和首席技術(shù)官Robin Bonamy所解釋的那樣：

“收到意法半導體的物理距離SDK就像呼吸了一股新鮮空氣。從頭開始開發(fā)這樣的產(chǎn)品是非常耗時的。因此，擁有這樣的解決方案使我們節(jié)省了時間并集中精力關(guān)注如何實現(xiàn)，而不是進行純理論考慮?！?/p>

因此，Inocess采用了我們的新SDK并對其實現(xiàn)進行了優(yōu)化，以適應(yīng)實際應(yīng)用。例如，算法必須提供精確的結(jié)果，而不管天線的位置或典型的環(huán)境因素，比如Nextent標簽是放在口袋還是錢包內(nèi)。此外，Sebastien和Robin的團隊必須創(chuàng)建一個高效的應(yīng)用，以便在比我們的測試裝置小得多的電池供電下使用足夠長的時間，這意味著需要調(diào)整內(nèi)存中的樣本數(shù)量。

Inocess解釋說，由于電池續(xù)航時間在不同的使用情況下會有很大差異，不可能獲得確切的電池續(xù)航時間數(shù)字，因此，這家法國公司仍預(yù)計一天的平均使用時間大約是10小時。因此，Inocess的獨到之處在于采用我們的實驗室成果，并將其集成到一個設(shè)計中，使公司只需進行最小的改變就能投入實際應(yīng)用。

Nextent標簽：天線位置是眾多設(shè)計挑戰(zhàn)之一

Nextent標簽背后的創(chuàng)新遠遠超出SDK實現(xiàn)范圍，涉及到了硬件本身。例如，Sebastien和Robin的團隊必須以能夠優(yōu)化其性能的方式確定天線位置，特別是因為物理距離SDK主要取決于精確讀取信號強度。

因此，他們必須構(gòu)思出一種設(shè)計，將天線置于PCB和接地層之間，并確保外殼的金屬部分不會干擾信號，同時保證無論產(chǎn)品的方向如何，測量結(jié)果都是精確的。許多人可能不太重視對這種實現(xiàn)進行微調(diào)和優(yōu)化，特別是在藍牙無處不在的情況下。

然而，這并不是典型的智能手機無線模塊，因為其微小的外形和電池方面的大量限制意味著要克服復(fù)雜的挑戰(zhàn)。

研發(fā)過程：從SensorTile到Nextent標簽

【腕帶上的Nextent標簽】 嵌入式系統(tǒng)需要的開發(fā)時間通常要長得多，但在當前疫情肆虐的情況下，Inocess想要立即開始發(fā)送樣品。因此，他們開始從SensorTile著手，這是我們面向?qū)W習嵌入式系統(tǒng)的用戶強烈推薦的一款開發(fā)套件。Sebastien和Robin解釋說，SensorTile套件甚至能夠使他們在收到第一塊定制的PCB之前就開始開發(fā)自己的固件。

一旦進行了概念驗證，他們便轉(zhuǎn)向BlueNRG-Tile （STEVAL-BCN002V1B），其所用的BlueNRG-2SoC使藍牙5更高效，還在一個直徑只有2.5厘米的硬幣樣PCB上安裝了大量傳感器。由于無線設(shè)備使用的是Cortex-M0而不是STM32，Inocess必須放棄其在研究SensorTile時曾經(jīng)使用的STM32CubeMX。

于是，他們使用我們的BlueNRGSDK（STSW-BLUETILE-DK）來設(shè)置藍牙無線電和傳感器外設(shè)。然而，正如Sebastien和Robin告訴我們的，由于意法半導體的軟件附帶許多應(yīng)用示例，他們能夠非常迅速地向前推進。此外，Inocess的應(yīng)用能夠適應(yīng)BlueNRG-2SoC，這意味著它們不需要外部MCU，從而大大提高了整體效率。

因為Inocess即將運送樣品，他們正轉(zhuǎn)向完全定制的設(shè)計，這種設(shè)計將使用意法半導體的燃油表和電池管理系統(tǒng)、一個BlueNRG-M2SA無線處理器認證模塊、作為加速度計的LSM6DSO、以及其他意法半導體器件。正如CEO和CTO所述，他們計劃在后續(xù)的固件版本中使用MEMS的有限狀態(tài)機對功耗進行最佳優(yōu)化，同時通過提供雙擊識別對功能進行改進。

下一步

Inocess已經(jīng)做好了定制和大規(guī)模生產(chǎn)的準備。事實上，盡管其他公司可能采用Nextent標簽設(shè)計并根據(jù)自己的需要進行改良，法國團隊也會提供硬件和軟件服務(wù)。他們甚至還提供一個安全的可定制儀表盤，使客戶能夠?qū)?shù)據(jù)進行可視化和管理；而Nextent標簽源自NextentTech這個更大的平臺，它擁有距離檢測之外的其他應(yīng)用。

編輯：jq