本文的實際應(yīng)用示例將說明如何運用Silicon Labs（芯科科技）EFR32xG24SoC的信道探測（Channel Sounding）開發(fā)板－BRD4198A，進(jìn)一步通過信道探測提供的精準(zhǔn)測距來達(dá)成基于存在檢測的PC鎖定功能。主要目標(biāo)是通過分析用戶的信道探測距離來判斷其是否在場。如果檢測到用戶不在，開發(fā)板將通過低功耗藍(lán)牙HID協(xié)議發(fā)送命令來鎖定PC。該應(yīng)用支持運行Windows或Linux的PC。

什么是信道探測

藍(lán)牙信道探測，其前稱為高精度距離測量（HADM），使用基于相位的測距（PBR）、往返時間（RTT）或兩者結(jié)合的方式，精確測量兩個低功耗藍(lán)牙（Bluetooth LE）設(shè)備之間的距離。它支持面向連接的雙向測距，并支持最多四條天線路徑，從而最小化多路徑效應(yīng)并提高測量精度。此外，它還具備增強(qiáng)的內(nèi)建安全功能，可降低中間人攻擊或中繼攻擊的風(fēng)險。

信道探測通過在兩個設(shè)備（發(fā)起方和反射方）之間交換信息來估算距離。它們在72個射頻物理信道上交替發(fā)送和接收信號，從而實現(xiàn)精確的距離測量。該技術(shù)在2.4 GHz頻段上使用PBR、RTT或兩者結(jié)合進(jìn)行協(xié)調(diào)。

RTT（往返時間）：指信號從發(fā)起方傳輸?shù)椒瓷浞皆俜祷厮璧臅r間。通過評估飛行時間（ToF），即數(shù)據(jù)包在兩個設(shè)備之間往返所需的時間，可以估算出距離。設(shè)備會記錄到達(dá)時間（ToA）和離開時間（ToD），通過分析這些時間差來計算可靠的距離。由于時間不可逆，RTT被認(rèn)為具有高度安全性。

PBR（基于相位的測距）：利用射頻信號的相位旋轉(zhuǎn)原理來確定距離。發(fā)起方發(fā)送帶有特定頻率和幅度信息的信號，反射方測量接收到信號的相位后再發(fā)送響應(yīng)。通過比較兩個設(shè)備之間信號的相位差，可以確定相對距離。與RSSI（接收信號強(qiáng)度指示器）等方法相比，PBR更難被操控，因此更安全。

基于信道探測的PC鎖定示例

我們的新項目基于存在檢測示例，使用信道探測的距離測量來實現(xiàn)PC鎖定功能。主要目標(biāo)是通過分析用戶的信道探測距離來判斷其是否在場。

如果檢測到用戶不在，開發(fā)板將通過低功耗藍(lán)牙HID協(xié)議發(fā)送命令來鎖定PC。該應(yīng)用支持運行Windows或Linux的PC。

連接要求

運行該信道探測示例需要兩個設(shè)備：

發(fā)起方：運行藍(lán)牙信道探測的PC鎖定示例

反射方：運行藍(lán)牙SoC信道探測反射器示例

用戶需將EFR32xG24信道探測無線電板連接到Wireless Pro Kit主板，并通過USB Type-C連接到筆記本或PC。

技術(shù)背景

應(yīng)用程序會與反射方建立連接（用戶攜帶未修改的反射器設(shè)備）。然后，應(yīng)用程序在PBR或RTT模式下運行信道探測過程以估算距離。測量完成后，應(yīng)用程序?qū)⒕嚯x值與配置的閾值進(jìn)行比較（默認(rèn)值可在config/app_config.h文件中修改）。如果檢測到用戶離開，開發(fā)板將通過BLE HID協(xié)議發(fā)送命令鎖定PC。

該測量過程支持兩種算法模式：

移動對象跟蹤模式：每次信道探測過程都會計算距離。

靜止對象跟蹤模式：需要多個信道探測過程的數(shù)據(jù)來計算距離。

實際運行效果

當(dāng)用戶（攜帶反射器設(shè)備）離開PC時，程序會將測得的距離與配置的閾值進(jìn)行比較。如果判斷用戶不在場，開發(fā)板將通過BLE HID協(xié)議發(fā)送“Windows + L”組合鍵來鎖定PC。

我們使用第三方終端工具Tera Term來接收和查看日志，包括距離閾值、在場狀態(tài)和PC是否被鎖定。如果使用的是BRD4198A信道探測無線電板，程序還可以在集成的LCD上顯示距離閾值、在場狀態(tài)和鎖定狀態(tài)，并通過LED0指示用戶是否在場。