到達角與出發(fā)角方法顯著提升藍牙位置服務(wù)性能

　　AoA and AoD significantly enhance the performance of Bluetooth location service

      作者/Dave Hollander 藍牙技術(shù)聯(lián)盟市場營銷總監(jiān)

      摘要：盡管藍牙位置服務(wù)目前已取得顯著成功，但市場上需要具有更出色性能的解決方案，且部分實時定位服務(wù)（RTLS）要求厘米級的位置精度。幸運的是，藍牙技術(shù)最近增加了一項新功能，使位置服務(wù)解決方案能夠滿足厘米級精度要求。

　　關(guān)鍵詞：藍牙；位置；尋向；到達角；出發(fā)角

      1 增加尋向功能

      “無線電尋向”是指識別所收到的信號的發(fā)射方向。自二十世紀初開始，無線電尋向就已被用于各種系統(tǒng)之中，為航空和航海導航、野外追蹤等提供支持。

　　在藍牙核心規(guī)格5.1版本中，藍牙增加了尋向功能，這項新功能可以使藍牙設(shè)備識別出來自另一臺藍牙設(shè)備的發(fā)射信號方向，這項看似基本的功能可能會大幅增強藍牙位置服務(wù)解決方案的性能。

　　藍牙位置服務(wù)目前使用接收信號強度（RSSI）測量來估算兩臺設(shè)備之間的距離，而實時定位系統(tǒng)（RTLS）和室內(nèi)定位系統(tǒng)（IPS）解決方案通過估算的距離與三邊測量法確定設(shè)備的位置。現(xiàn)在，通過尋向功能，這些設(shè)備也可以利用另一臺設(shè)備的方向信息，而且實時定位系統(tǒng)和室內(nèi)定位系統(tǒng)解決方案可以通過三邊測量法提高位置的精度（如圖1）。

　　藍牙尋向功能支持兩種基于天線陣列的藍牙信號尋向方法：到達角（AoA）與出發(fā)角（AoD）。

　　2 到達角尋向方法

      在到達角尋向（AoA）方法中，待確定方向的設(shè)備（例如實時定位系統(tǒng)解決方案中的標簽等）通過單一天線發(fā)射特殊的尋向信號。接收設(shè)備（例如同一實時定位系統(tǒng)解決方案中的定位器等）具有由多根天線組成的陣列（如圖2）。當所發(fā)射的信號通過天線陣列時，由于陣列中的每根天線與發(fā)射設(shè)備之間的距離不同，接收設(shè)備會出現(xiàn)信號相位差。接收設(shè)備對信號進行IQ取樣，同時在陣列中的發(fā)射天線之間切換。基于IQ樣本數(shù)據(jù)，接收設(shè)備便可以計算相對信號方向。到達角尋向方法適用于實時定位系統(tǒng)以及接近類解決方案，例如物品追蹤和地標（POI）信息服務(wù)。

　　3 出發(fā)角尋向方法

      在出發(fā)角尋向（AoD）方法中，待確定方向的設(shè)備（例如室內(nèi)定位系統(tǒng)解決方案中的定位器Beacon等）通過由多根天線組成的陣列發(fā)射特殊的尋向信號。接收設(shè)備（例如同一室內(nèi)定位系統(tǒng)解決方案中的移動電話等）具有單一天線（如圖3）。當來自發(fā)射設(shè)備的多個信號通過接收設(shè)備的天線時，接收設(shè)備會進行IQ取樣?；贗Q樣本數(shù)據(jù)，接收設(shè)備可以計算相對信號方向。出發(fā)角尋向方法適用于尋路等用途的室內(nèi)定位系統(tǒng)解決方案。

　　4 藍牙發(fā)展的新方向

      全新的藍牙尋向功能在重要的接近類解決方案和定位應(yīng)用中能夠發(fā)揮優(yōu)勢。

　　4.1 物品追蹤解決方案

      物品追蹤解決方案給用戶體驗帶來了巨大的改變。當智能手機供應(yīng)商將支持到達角尋向的藍牙集成到手機中時，物品追蹤解決方案就能使用方向信息，從而明確所尋找的物品的距離與方向，讓用戶不再為尋找丟失的物品而絞盡腦汁。

　　4.2 地標信息解決方案

      地標（POI）信息解決方案也能夠得益于加入到智能手機的到達角尋向功能。例如，在一家展品眾多且安裝有相關(guān)Beacon的博物館展廳內(nèi)，智能手機上的地標信息應(yīng)用程序就可以為用戶提供展廳中所有展品的信息，而且用戶還能選擇其中特定的展品獲取詳細的信息。通過尋向功能，用戶只需要將智能手機指向一件特定的展品就能獲得關(guān)于該展品的更多信息。

　　4.3 實時定位系統(tǒng)解決方案

       通過尋向功能，實時定位系統(tǒng)（RTLS）解決方案可以在合適的部署環(huán)境中將位置精度提高到厘米級。具有尋向功能的實時定位系統(tǒng)使工廠能夠更精確地追蹤材料的位置和物流情況，同時在工人進入不安全的工作區(qū)域之前及時提醒他們。

　　4.4 室內(nèi)定位系統(tǒng)解決方案

       室內(nèi)定位系統(tǒng)（IPS）解決方案也能從尋向功能中獲得性能的提升。例如，定位系統(tǒng)可以為大型體育場內(nèi)的觀眾提供精確到區(qū)域甚至具體座位的導航服務(wù)，以及為商店內(nèi)的購物者提供精確到產(chǎn)品所在區(qū)域、過道乃至貨架的導航等。此外，具有尋向功能的室內(nèi)定位系統(tǒng)解決方案只需較少的定位器Beacon就能實現(xiàn)很高的精度，這進一步提高了部署效率，而且這一精度還將提供更多關(guān)于產(chǎn)品與消費者互動的數(shù)據(jù)和信息。

　　藍牙社區(qū)正在不斷提升技術(shù)來把握市場機會，滿足日益擴大的傳統(tǒng)市場與應(yīng)用需求。尋向功能是一系列開發(fā)進展中的最新成果，為值得信賴的無線電技術(shù)帶來了成熟且經(jīng)得起時間考驗的信號尋向方法。

　　5 2019年藍牙亞洲大會即將召開

       上述的藍牙尋向功能已于2019年1月底推出的藍牙最新核心規(guī)格5.1中正式地介紹給大家。緊接著，藍牙技術(shù)聯(lián)盟將通過一年一度的產(chǎn)業(yè)盛典“藍牙亞洲大會”（Bluetooth Asia 2019）與大家面對面進行關(guān)于新技術(shù)及其發(fā)展的進一步交流。

　　2019年藍牙亞洲大會將于5月23日至24日再度落地深圳會展中心，2500多名軟件開發(fā)者、制造商、各大創(chuàng)業(yè)公司創(chuàng)始人、公司高管及藍牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）代表將共聚一堂。

　　藍牙亞洲大會舉辦至今已步入第六年，本屆大會將探討藍牙技術(shù)在智能家居、智能樓宇和智慧城市等新興市場的落地應(yīng)用，以及在無線音頻和互聯(lián)設(shè)備領(lǐng)域的最新發(fā)展。

　　大會上，來自華為、阿里巴巴、小米和百度等公司的業(yè)界領(lǐng)袖將分享各自的深入見解，以及其最新突破性藍牙技術(shù)的相關(guān)實踐經(jīng)驗。此外，開發(fā)者還可參加主題會議及多場實踐環(huán)節(jié)，了解在其產(chǎn)品中應(yīng)用藍牙技術(shù)所需的最新技術(shù)和工具。此次大會讓開發(fā)者有機會直接從藍牙技術(shù)聯(lián)盟了解到有關(guān)藍牙標準的最新信息，或與藍牙技術(shù)聯(lián)盟專家現(xiàn)場面對面咨詢提問。

　　作者簡介：

       Dave Hollander，藍牙技術(shù)聯(lián)盟市場營銷總監(jiān)。他的團隊致力于提高人們對藍牙在物聯(lián)網(wǎng)中不斷擴展的能力的認識，并提升全球藍牙創(chuàng)作者和用戶的興趣。

     本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第5期第39頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處