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四大关键要素,实现精确蓝牙位置服务

发布日期:2020.08.15 浏览次数:1736

   在增加寻向功能之前,蓝牙位置服务解决方案通过识别两个蓝牙设备之间的距离,单纯依靠接收到的信号强度信息(RSSI)来确定物品位置。由于只能实现米级距离精度,因此只能确定大致的位置。

 

蓝牙寻向功能

蓝牙5.1核心规格具备可检测信号方向的可选功能。具备该功能的蓝牙设备,能够通过识别信号角度来确定方向和信号精度(即识别信号到达接收器端的角度或信号离开发射器端的角度),并且可以实现厘米级位置精度。

 

这项技术会有力推进接近类解决方案的发展,通过使用低功耗蓝牙RSSI,接近解决方案可以更精确地确定两个蓝牙设备之间的距离。比如博物馆和零售商可以向访客发送相关临近点信息:当用户靠近展示柜/商店/货架时,贴在上面的蓝牙标签(tags)或beacon就可以将相关数据发送到用户的智能手机上,数据可能是某件艺术品的资料或用户常去店铺的买一送一促销活动等。

 

 

 

设想当您走进一家博物馆,它的一个展厅内有多件带有beacon的展品,在蓝牙寻向功能的支持下,您只要通过手机上的App就能了解到所有展品的相关信息;当您想要了解某件特定展品时,只需将手机指向它,就能获取到关于该展品的更多资料。

 

同时,这些新功能还将大大增强用于资产追踪和室内导航定位系统的性能,解决GPS无法在室内使用的痛点。寻向功能让实时定位系统(RTLS)可以更精确地确认附近设备的位置。比如在工厂和仓储环境下,位于设施周围的蓝牙beacon可以与仓库中资产上的蓝牙标签进行通信,从而确认某个托盘或叉车的位置。大型购物中心中的此类beacon能够定位智能手机的位置,帮助用户找到特定的商店、餐厅或距离最近的洗手间。 

 

 

 

多年来,定位系统依靠蓝牙技术确认设备位置并实现米级位置精度。如今,凭借蓝牙寻向功能对位置服务的增强,定位系统可以同时识别信号强度和方向来确定设备的位置,并将精度提升至厘米级

 

三边测量法与三角测量法

实时定位系统(RTLS)使用三边测量法和三角测量法确定设备的位置。三边测量法非常适用于定位仓库中带蓝牙标签的托盘或医院中的医疗设备,其根据TOF测距方法(Time of Flight,中文译为“飞行时间测距法”)计算设施中三个或三个以上的发射器与带有标签的设备之间的距离,并根据计算结果将这一距离转换为目标设备的位置坐标。


虽然三边测量法也可用于购物中心或体育场导航解决方案,但搭载了蓝牙定向功能的三角测量法能提供精度更高的解决方案。三角测量法根据固定位置设备发送或接收信号的角度来确定智能手机的位置。当然,开发者也可结合这两种方法来提高定位精度,通过同时使用到达角(AOA)和出发角(AOD)定位方法与RSSI来更精确地估算设备的位置和距离。

 

到达角

到达角定位方法(AoA)用于追踪附在移动人员/设备(例如仓库叉车或医院患者)上的移动发射器。在使用到达角计算距离时,发射器使用单一天线发射信号,接收器使用多根天线阵列来估测信号的发射角度。根据每根天线接收发射信号时的相位差值计算出到达角。由于各天线之间的距离固定且已知,因此可以估测出设备的方向。

 

 

 

出发角

与到达角相对的是出发角。体育馆等设施使用出发角追踪访客智能手机的位置,并为他们提供场馆导航。一般情况下,发射器的位置固定,并向附近的所有智能手机发送信号。智能手机从出发角数据中获取信号方向,并在应用程序中将其转换为地图上的位置,这样访客就能在场馆内轻松找到路线。

 

 

 

在使用出发角计算距离时,发射器配备多根天线,接收器配备单一天线。发送器多根天线会不断切换,交替发射数据。接收器对发射器的数据进行采样,然后根据已知的天线阵列情况,以及采样信息计算发射器的角度和方向。

 

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