蓝牙定位技术的探讨及测试方法,蓝牙测试方法和标准( 二 ) _蓝牙定位技术的探讨及测试

蓝牙定位技术蓝牙感知技术是端对端的简单应用，而蓝牙定位技术则是相同原理下的一种复杂应用，主要分为实时追踪和室内定位两个应用方向。
1.2.1实时追踪
实时追踪，主要应用于资产追踪或者人物追踪。例如，物流仓库中的货物、叉车和工人，医院的医护设备和病人，可以通过实时定位，进行更安全更优化的管理。如图2，在室内特定位置的安装蓝牙接收机，实时接收从被追踪者发出的信号，蓝牙接收机将各自接收到的信号强度上报给服务中心，通过计算得到被追踪者的位置。根据平面三点定位的要求，平面上需要安装至少三个接收机，所有接收机需要构成网络，由服务中心统一管理[3] 。
根据对实时性的要求，可以设置被追踪者信号的发射周期，发射周期越大，电池的能耗越?。蛔纷僬叽奔湟苍匠?nbsp;，该周期的长短直接决定了追踪位置的刷新率。

文章插图
图2：实时定位拓扑图
1.2.2室内定位
室内定位，主要是通过提供辅助信号，帮助终端计算自己的位置信息，主要应用于一些大型室内公共场所，例如，大型商场、超市或者办公楼。在商场里安装固定位置的蓝牙发射装置，周期性的发送蓝牙信号，如图3，访客通过手机应用软件，接收来自固定发射器的信号，通过信号强度计算自己与固定发射器的距离。在平面上，通过至少三个固定发射器的信号强度，就能得出平面上的位置信息[3] 。

文章插图
图3 室内定位拓扑图
蓝牙定位技术，首先，需要在室内布置一定数量的固定蓝牙设备，而且，这些蓝牙设备的位置坐标时已知的。其次，通过测量信号强度估算距离，由于估算的精度有限，目前的定位精度为1到10米，该定位精度远达不到市场的需求。针对该问题，蓝牙组织在蓝牙5.1中引入了寻向技术，将定位精度提高到厘米级。
2 蓝牙5.1：寻向功能在蓝牙5.1新增的几个功能中，蓝牙寻向功能是最重要的特性。根据应用场景的不同，分成两种寻向方式，到达角度（AoA）和离开角度（AoD）。
2.1到达角度（AoA）
图4为AoA的示意图，发信方为单天线，受信方为多天线。发信方的连续波信号到达受信方后，由于受信方每个天线与发信方的距离差异，到达的时间形成差异，造成了电磁波的相位差异。每个天线上可以得到不同的相位信息，利用天线间的相位差，AoA测试法就可以计算得到与被定位对象的角度。从应用场景上，AoA类似于当前的蓝牙实时追踪技术[3] 。

文章插图
图4 AoA定位模型
如图5，d为接收天线阵列中两个天线的距离，为两个天线的相位差，为波长。

文章插图
图5 到达角度计算
根据公式1，就能计算得到到达角度。

文章插图
2.2离开角度（AoD）
图6为AoD的示意图，发信方的多个天线组成天线阵列，分时发送同一个连续波信号。由于每个发射天线与接收天线的距离不同，信号到达受信方后，形成了相位差异。利用相位差，AoD测试法就可以计算得到自己与对方的角度。AoD可以替代现在的室内定位模型，用于室内定位[3] 。

文章插图