Distanzmessung mit Bluetooth Zentimetergenaue Ortung für industrielle und sicherheitskritische Anwendungen

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Bluetooth Channel Sounding hebt die drahtlose Ortung auf ein neues Präzisionsniveau. Dank der zentimetergenauen Distanzmessungen ergeben sich Möglichkeiten bei sicherheitskritischen Industrieanwendungen bis zur Personenlokalisierung beim Rettungseinsatz.

Die Integration von Bluetooth Channel Sounding in industrielle und sicherheitsrelevante Anwendungen eröffnet neue Möglichkeiten der Echtzeit-Ortung, Kollisionsvermeidung und sicheren Zugangskontrolle. Im Gegensatz zu klassischen Verfahren wie RSSI (Received Signal Strength Indicator) oder AoA (Angle of Arrival), die auf Signalstärke oder Einfallswinkel beruhen, analysiert Channel Sounding die komplexe Kanalübertragungsfunktion (Channel Transfer Function, CTF) und nutzt diese zur präzisen Entfernungsmessung. Das erfolgt unabhängig von Umgebungseinflüssen wie Mehrwegeausbreitung.

Der Bluetooth-Standard spezifiziert dabei keine konkrete Berechnungsmethode, sondern bietet einen offenen Rahmen für algorithmische Entwicklungen. Für Entwickler stehen Tools bereit wie die Metirionic Advanced Ranging Stack (MARS). Sie ermöglichen mit vollständiger Channel-Impulse-Response- (CIR-)Analyse Ortungen von 10 bis 30 cm. Das ist auch in komplexen Umgebungen möglich.

Technische Grundlagen: Von PBR zu MARS

Ein klassisches Beispiel ist Phase-Based Ranging (PBR), das Phasenverschiebungen über mehrere Frequenzen auswertet. In einfachen LoS-Szenarien (Line-of-Sight) sind damit durchaus präzise Ergebnisse möglich. Doch sobald Reflexionen ins Spiel kommen , etwa in Werkhallen oder urbanen Umgebungen, leidet die Genauigkeit erheblich.

CIR-basierte Verfahren wie MARS wandeln die CTF mittels IFFT in ein Zeitbereichssignal um. Dabei lässt sich die direkte Laufzeitkomponente von reflektierten Signalpfaden trennen. Das Ergebnis: robuste, störsichere Distanzmessungen mit submeter- bis zentimetergenauer Auflösung, ganz nach Systembandbreite.

Beispiele für Anwendungen im Feld

Such- und Rettungseinsätze (SAR): In alpinen Rettungsszenarien oder nach Gebäudeeinstürzen ermöglicht Channel Sounding eine genaue Lokalisierung verschütteter Personen, selbst unter Trümmern oder dichter Vegetation. Mit Drohnen und BLE-Beacons lässt sich die Suchfläche automatisiert und präzise eingrenzen. In einem simulierten Einsatz wurde ein Verschütteter in weniger als zwölf Minuten auf 20 m² lokalisiert. Das ist eine Zeitersparnis von über 60 % gegenüber klassischen Verfahren.

Industrielles Facility Management und Kollisionsvermeidung: In Produktionsumgebungen verhindert die Technologie Unfälle zwischen Mensch und Maschine. So kann ein Gabelstapler automatisch bremsen, wenn sich ein Werker in einem definierten Radius befindet. Gleichzeitig erlaubt die Integration in Bluetooth-Mesh-Netze eine effiziente Steuerung autonomer Transportfahrzeuge (AGVs) oder Beleuchtungsinfrastrukturen.

Keyless Entry und Zugangskontrolle: Moderne Zugangssysteme profitieren von der Kombination aus physikalisch basierter Distanzverifikation und kryptografischer Absicherung. Channel Sounding mit RTT-Erweiterung schützt zuverlässig vor Relay- und Man-in-the-Middle-Angriffen. Ein echter Fortschritt gegenüber bisherigen BLE-basierten Passive-Keyless-Systemen.

Landwirtschaft und Tierortung: Bluetooth Channel Sounding optimiert nicht nur das Tracking großer Herden, sondern ermöglicht auch eine Früherkennung von Gesundheitsproblemen anhand von Bewegungsmustern. Erste kommerzielle Lösungen zeigen, dass sich Tierverluste und Ressourceneinsatz deutlich reduzieren lassen.

Evaluierungskits und Integrationstiefe

Mit dem auf der Embedded World 2025 vorgestellten Evaluation Kit DMK-54L für den Nordic nRF54L15 können Entwickler die Technologie in realen Szenarien testen: vom RTLS über Zugangskontrolle bis zur Maschineninteraktion. Die Plattform ist skalierbar, stromsparend und auf hohe Integrationsfähigkeit hin optimiert.

Bluetooth Channel Sounding erschließt in Verbindung mit fortschrittlichen Algorithmen wie MARS ein bisher unerreichtes Maß an Präzision, Robustheit und Sicherheit – und das auf Basis bestehender Bluetooth-Infrastrukturen. Ob in der Fabrikhalle, im Rettungseinsatz oder am Hoftor: Die Technologie bietet ein flexibles Fundament für neue Anwendungen im Zeitalter von IoT, Industrie 4.0 und digitaler Sicherheit. (heh)

Interview mit Damon Barnes, Bluetooth SIG

Channel Sounding: „Zentimetergenaue Ortung und sichere Zugangskontrolle für IoT-Geräte“

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