【技術(shù)分享】BLE藍(lán)牙模塊功能應(yīng)用②——定位功能

藍(lán)牙定位是BLE藍(lán)牙模塊的重要功能，可以彌補(bǔ)GPS無(wú)法覆蓋室內(nèi)定位的場(chǎng)景。本文將從iBeacon概述、定位技術(shù)原理以及行業(yè)應(yīng)用來(lái)展開(kāi)介紹，帶大家熟悉了解BLE藍(lán)牙模塊的定位功能。

iBeacon概述

iBeacon是蘋(píng)果公司于2013年9月發(fā)布的一種基于低功耗藍(lán)牙的通信協(xié)議，是一個(gè)低功耗的藍(lán)牙信標(biāo)。它基于BLE技術(shù)，工作在廣播模式，利用BLE的廣播幀定期發(fā)送通告幀（Advertising），支持BLE的設(shè)備可以接收到。廣播的發(fā)射功率可以調(diào)整，不停廣播藍(lán)牙設(shè)備的mac地址、UUID等固定字節(jié)的字符串信息。iBeacon藍(lán)牙定位技術(shù)具有低功耗、低成本、易部署的特點(diǎn)。

ZLG52810是廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司推出的一款低功耗、低成本和小尺寸的BLE透?jìng)髂＝M。其內(nèi)部預(yù)設(shè)豐富AT指令集，支持使用AT指令調(diào)整發(fā)射功率、切換工作模式、復(fù)位模組等，還支持iBeacon自定義廣播包，可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位等應(yīng)用。

定位技術(shù)原理

基于RSSI的定位原理：以發(fā)信設(shè)備作為定位節(jié)點(diǎn)，受信設(shè)備接收到發(fā)信設(shè)備信號(hào)，將信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為到節(jié)點(diǎn)之間的距離，再根據(jù)其幾何關(guān)系確定受信設(shè)備位置。

圖1 RSSI定位示意圖

上述的定位方式通過(guò)信號(hào)強(qiáng)度估算距離，其精度一般為1到10米，該精度無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)要求，針對(duì)該問(wèn)題，藍(lán)牙5.1引入了AOA和AOD尋向算法，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位。

AOA稱(chēng)到達(dá)角度定位，發(fā)信方為單天線(xiàn)，受信方為多天線(xiàn)。發(fā)信方的連續(xù)波信號(hào)到達(dá)受信方后，由于受信方每個(gè)天線(xiàn)與發(fā)信方的距離差異，到達(dá)時(shí)間有差異，造成電磁波的相位差異。此時(shí)每個(gè)天線(xiàn)得到不同的相位信息，利用天線(xiàn)間的相位差，計(jì)算得到到達(dá)角度。

圖2?AOA定向模型

AOD稱(chēng)出發(fā)角度定位，發(fā)信方為多天線(xiàn)。分時(shí)發(fā)送同一個(gè)連續(xù)波信號(hào)。由于每個(gè)發(fā)射天線(xiàn)和接收的天線(xiàn)距離不同，信號(hào)到達(dá)受信方后形成相位差，利用相位差，計(jì)算得到出發(fā)角度。

圖3?AOD定向模型

? 行業(yè)應(yīng)用

融合了AOA和AOD的iBeacon定位技術(shù)使藍(lán)牙定位精度更高，更加符合市場(chǎng)需求。

1. 追蹤管理

應(yīng)用于貴重資產(chǎn)和人員追蹤，例如醫(yī)院對(duì)貴重醫(yī)護(hù)設(shè)備和病人進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)更安全便捷的管理。

2.?室內(nèi)導(dǎo)航

應(yīng)用于商場(chǎng)店鋪、停車(chē)場(chǎng)等大型建筑或室內(nèi)場(chǎng)所導(dǎo)航，人們可以通過(guò)APP或小程序來(lái)獲取藍(lán)牙定位系統(tǒng)計(jì)算獲得的精確定位，并獲取最優(yōu)的導(dǎo)航指引，便于人們快速抵達(dá)目的地。

3.?室內(nèi)導(dǎo)航

應(yīng)用于電子圍欄構(gòu)建，例如在共享單車(chē)允許停車(chē)區(qū)域部署藍(lán)牙道釘，它會(huì)偵測(cè)區(qū)域內(nèi)符合要求（特定名稱(chēng)和UUID）的共享單車(chē)，管理者能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控相關(guān)車(chē)輛的動(dòng)態(tài)，及時(shí)作出相應(yīng)的處理措施，減少共享單車(chē)亂停亂放現(xiàn)象。

結(jié)語(yǔ)

可以發(fā)現(xiàn)BLE藍(lán)牙模塊的定位功能可應(yīng)用在多種場(chǎng)景和行業(yè)中，尤其在藍(lán)牙5.1新增了AOA和AOD定向技術(shù)之后，藍(lán)牙定位精度越來(lái)越高，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。它可以解決GPS室內(nèi)定位的缺陷問(wèn)題，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展，提高用戶(hù)體驗(yàn)。