私が方向探知機の開発でエンジニアリングを始めたとき、「へそ上の方向探知機」の夢は、私たちを目の前で若い「祖父」と呼んだ経験豊富な同志の心の中をさまよっていました。 「これは、あなたが持ち歩いてベアリングを盗むことができるほど小さな方向探知機です」と彼らは言いました。 まあ、彼らは言う、私たちは屋根にそのような重荷を背負わなければならない（もちろん若者は彼らを運んでいたが）、彼らは、若者はそのようなことを展開しないだろう」 テーブルの上に立っている巨大な鉄片を見て、私たちはそれらが少しおかしいと思った。
時間が経つにつれて、テクニックはもちろんサイズが小さくなり、胸に着けられるほどではありませんでした。 しかし、数年後、アンテナ技術の設計に関する知識が少ししかなかったので、私はこれらの年上の仲間の夢をナンセンスとは見なしなくなりました。
それから実存的危機の嵐は私を狭い円で栄光に包まれた組織の居心地の良いオフィスから国民経済の残酷な海へ連れて行ってくれました。 しかし、若者は手放せず、私たちの脳に食い込んでしまい、私が何をしようとしても、ほとんど常に方向探知機を持っていることを発見しました。 少なくともそれは私の仲間が言うことです。
ひどい岩！ しかし、私は周りを見回して、方向探知機が普通の人々に必要とされるかもしれないのを見ました。 それは希望を与えた！
最初に、方向探知機（Direction Finders）における純粋に平和な組織の関心を指摘します。 Bluetooth組織には、標準番号5のBluetooth無線機器への波の到来角度を決定する機能の導入に関するワーキンググループがあります。彼らは、Bluetooth放射源の方向探知機を構築できる物理レベルの変更に取り組んでいます。 開発目標は、おそらく、ユーザーのモバイルデバイスとBluetooth無線タグ（ビーコン）の位置を改善することです。 それらは、持ち運びまたは物に掛けることができる個人的なものであり、壁に取り付けられたインフラストラクチャです。 さて、いずれにしても、それらはほとんど常に信号レベルに従って配置されます。 これらはそのようなものです（世界の誰もがすでにそれらを見ています）：
実際、モノのインターネット（IoT-モノのインターネット）のデバイスが詰め込まれた未来の世界を想像してみましょう。 数十個のIoTデバイスが部屋で放射します：電球、スピーカー、環境センサー、ボディガジェット、スマートフォン、タブレット、子供用のビーコン、犬、猫、wifiルーター、ケトル、コーヒーメーカー、洗濯機、その他の大人のおもちゃ） そして、あなたがすでにこの場所に行っていて、ガジェットがデバイス識別子と特定の物理的なものとの対応を記憶していると便利です。 ここが初めての場合でも、部屋のこの部分の照明または音をオフにする必要があります（ホラー！本当に誰かがやるのでしょうか？）。 そして、あなたは決してデバイスの長いリストをスワイプしたくないでしょうが、ただあなたの注意を向ける-ガジェットを指す-希望のアイテムにそれを管理します。 次に、どのデバイス識別子が注目されているかを知ることが非常に必要になります。
（でたらめ、でも少なくとも何か！孤独なエンジニアの日々の努力の中で少なくともある程度の意味！）
最初に私はbeatられたトラックに沿って行きました-私は位相方向探知機を作り始めました。 しかし、彼はすぐにそれがすでに行われていることを知りました。 フィンランドの会社Quoppaは、ノキアの一部とマイクロソフトの合併による破片だと思います。 方向探知機を屋内測位システムに統合します。 彼らのものは天井から吊り下げられており、Bluetoothビーコンの方向にベクトルを示しています。
一般的に、ノキアはこの問題の主な射手でした。 ここにダッシュの記事があります。その年には、モバイルデバイスのBluetooth方向探知機について話しています。 その後、モノのインターネットの名前でさえ、まだ一般に知られていませんでした。
現在のレベルの技術では、小型の位相方向ファインダーを作成できないことを認識して、振幅1を試し始めました。 電子回路は波の到来角を見つけるために前進しましたが。 BroadcomとMarvelは、方向探知機能（AoA-到来角）を備えたBluetooth 5をサポートするチップセットを発表しました。 しかし、ドキュメントだけにアクセスすることはできませんでした。 そして彼らは、モバイルデバイスのユーザーがスマートフォンをBluetoothデバイスに送信して情報を受信するまでの時間を、元気よくカンファレンスに話しました （25秒の12分からのBluetooth 5デバイスの位置付けを参照）。 つまり、モノのインターネット上の拡張現実が判明します。 コンセプト！
だから、振幅方向探知機。 当然、私は何か小さなことをしたかったのです。 従来の指向性アンテナは適切ではありません。 その大きさは向きによって異なります。標準の2.4 GHz周波数ではタブレットのサイズを大きくすることはできません。 長い間忘れられていた古いソリューションがここに登場しました-シングルパルス振幅方向探知機。 当時、受信機が高価でかさばり、方向探知が必要であったとき、エンジニアは「ポジティブ」ではなく「ネガティブ」な方向を使用していました。 大まかに言って、彼らは最大で信号をキャッチしませんでしたが、最小でゼロでキャッチしました。 経験の浅い読者にはおなじみの短波方向探知機のループアンテナも同様です。たとえば、Stirlitzの映画です。 方向探知機は「キツネ狩り」でも機能します。 そして多くの良い方向指示器ではそうではありません。
このような方向探知機の特徴は、正確な方位を得るために移動する必要があることです。 いいえ、静止することはできますが、その後のカウントダウンは不正確になります。 このような方向探知機の精度は、放射パターンのゼロ付近にあります。
最初のパンケーキはそのように出てきました。
これは2つのアンテナで構成されています。 前者は滑らかな放射パターンを持ち、後者は劇的に変化します。
2つのアンテナのレベルの違いにより、波源の角度がデバイスの平面にどの程度近いかを判断できます。 差が大きいほど、ソースがデバイスの平面の法線、つまりデバイスが背面に取り付けられている場合、タブレットやスマートフォンのカメラの焦点に近づきます。
最初のこのような方向探知機は、Bluetoothビーコン用に作られました。 これは彼の仕事を示すビデオです。
デバイスは小型であることが判明しましたが、彼は入射波の偏光に大きく依存していました。 そのような方向探知機に入射する偏光ベクトルを持つ波がデバイスの平面に主に平行であるとき、方向探知特性は縮退します。 大ざっぱに言えば、彼は仕事をやめました。 ビデオは、その平面に垂直な軸を中心にデバイスをわずかに回転させる必要があることを示しています。
したがって、円偏光のピンを作成する必要がありました。 初期寸法のこの問題はまだ解決されていませんが、方向探知機を2倍に増やすと、位相がずれたアンテナアレイなどの設計を提案できます。 これは、互いに対して位相が回転する4つの要素の格子です。 彼女は、正常および円偏光がゼロになります。 グラフが示すように、水平偏光と垂直偏光の放射パターンの違いはごくわずかです。
これらは、実際のモデルの測定された特性です。
方向探知機の寸法は2倍であり、アンテナの複雑さは大幅に増加しましたが、偏光の縮退はなくなりました。
現在、方向探知機はこのように機能します。 そして、それはこのように見えます：
実際には、レシーバーは任意のBluetoothまたはWiFiモジュールまたはチップ上に構築できます。 たとえば、ESP8266では、現在行われています。 デバイスは、USBを介してモバイルデバイスに接続します。 レベルの差は反転し、実際のビデオの背景に対して円のサイズとして表示されます。 ソースの方向からカメラの焦点が遠いほど、直径が大きくなり、近くになります-小さくなります。 ソース上にマウスを移動すると、円が縮小します。
AndroidアプリケーションのソースはGitHubで入手できます 。
2つの基本的な問題に言及する必要があります。 第一に、このような方向探知機の感度は、放射パターンの最小値でのアンテナゲインによって決定されるため、明らかにフェーズ1よりもはるかに悪いです。 第二に、このような方向探知機は、他のすべてと同様にマルチパスの影響を受けますが、方向探知機にはそれに対応する機能が組み込まれていません。 干渉に直面して、ソースを見つけるために移動する必要があります。 それを素早く行う方法を学ぶには、いくらかのトレーニングが必要です。
しかし、この複雑さにはいくつかの考慮事項があります。 それらが確認されたら、ここでそれについて書きます。
方向探知機を国民経済に導入する試みは失敗でした。 そのため、このようなデバイスが誰に役立つのか、そしてその理由についてあなたの意見を聞くことは非常に重要です。