室內(nèi)定位算是一個應用的空白區(qū)，此前并沒有很合適的技術來實現(xiàn)這個功能。GPS在室內(nèi)新號較差，RSSI的定位則受限于精度和范圍，都難以提供令人滿意的服務。最近藍牙5.1的發(fā)布，帶來了全新的尋向功能，可以提供厘米級的定位精度，給了室內(nèi)定位提供了一種更為可靠的技術方案。
近日藍牙技術聯(lián)盟召開了關于藍牙5.1尋向功能的發(fā)布會，藍牙技術聯(lián)盟亞太區(qū)開發(fā)者關系經(jīng)理 任凱先生進行了精彩的演講。
從藍牙5.0到藍牙5.1作為一次小幅更新，其中提供的尋向功能備受矚目。眾所周知，在之前的藍牙定位服務中，采用的是RSSI的定位。預先已知三個信標的位置，基于無線電衰減模型每個信標與被測信標測得距離，然后基于三點定位模型得到被測信標的位置。但在實際應用中，RSSI受新號反射、散射、繞射等多重路徑衰竭與遮擋的影響非常嚴重。目前業(yè)界使用Beacon定位的精度可以達到3~5米左右。考慮到布設的規(guī)模、定位的精度，發(fā)射功率帶來的功耗問題。。。Beacon定位是一個可以實現(xiàn)，但是不適合商用的主意。它更適合用來告訴你：嗨，我來了!而不是告訴你，我在哪里?
圖：傳統(tǒng)Beacon布設實現(xiàn)定位功能
而藍牙5.1發(fā)布帶來的尋向功能，非常地令人振奮。藍牙技術聯(lián)盟此次的媒體交流會的主題是“藍牙尋向功能強化位置服務”?？梢钥吹皆诙ㄎ环矫妫{牙技術聯(lián)盟也是認為藍牙5.1會有所作為。通過在定向功能，藍牙定位功能的精度將達到厘米級。
據(jù)任凱介紹，尋向功能的核心是AOA和AOD。據(jù)筆者從Nordic官網(wǎng)了解到的信息：AOA即Angle of Arrival，也就是到達角。被定向設備使用一個天線發(fā)射一組特定的測向包，接收設備擁有多個天線。接收設備的不同天線在接收定位設備的測向包時會有較小的時間偏移，側向包信號在接收設備天線上產(chǎn)生的這種相位偏移被稱為是信號的IQ成分。然后分析此IQ值，即可獲取到需被定位設備的精確坐標信息。AoD中的D則是Departure的縮寫，也就是測量離開角。定位主機通過多天線陣列發(fā)送一組測向包，被定位設備接收到該測向包，并通過IQ值的采樣分析，計算出被定位設備的坐標。
圖：Silicon Labs AoA資產(chǎn)跟蹤
結合AoA和AoD的方法，藍牙5.1的定位精度已經(jīng)達到了厘米級，并且可以實現(xiàn)室內(nèi)的3D定位。Silicon Labs已經(jīng)提供資產(chǎn)定位的AoA模型的demo，如下圖所示，資產(chǎn)只需要一個天線，可以是低功耗的，同時支持額外的藍牙低功耗功能。定位器需要3×3或4×4天線陣列和開關，邊緣網(wǎng)關處理角度讀數(shù)，并與云中的資產(chǎn)管理系統(tǒng)通信，以確定設備位置。
圖：Silicon Labs AoD室內(nèi)定位
室內(nèi)移動設備的定位則需要AoD模型來完成更為合適，如下圖Silicon Labs提供的設計參考來看，信標需要3×3或4×4天線陣列和開關，被定位移動設備(譬如手機，手表等)需要支持AoD算法，定位服務系統(tǒng)必須知道信標坐標。
更多的細節(jié)和demo演示，讀者可以自行點擊下方的視頻來進行觀看學習。
視頻：Silicon Labs Ble5.1 定位demo演示
興奮之余，還是要給大家分享。藍牙定位在開放場景中的精準度更高，比如體育場等。因為看臺座位是垂直分布的，具有更好的LoS屬性。另外對于尋找鑰匙，手機等個人設備的場景而言，定位器也可以準確高效的工作。當信號從墻壁、櫥柜、窗戶和人身上反彈時，相位和信號強度會受到影響，并會引入或大或小的誤差。這是一個復雜的測向解決方案，測試表明，即使在相當具有挑戰(zhàn)性的情況下，它也非常穩(wěn)健。如果在大型商場等場景中，則應當每層都設置定位信標陣列，以期達到更好的定位效果。
藍牙5.1的尋向功能可以看作是低功耗藍牙的最重要特性，并且極有可能給藍牙的應用面帶來更大范圍的覆蓋，給我們的生活帶來極大改觀。
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