全球定位系統(tǒng) (GPS) 和其他定位服務的引入改變了我們世界跟蹤汽車、貨物和人員等重要資產(chǎn)的方式。盡管 GPS 非常有用和強大，但由于其高頻衛(wèi)星信號和無法穿透物理結構，因此缺乏室內跟蹤的能力。這導致人們尋求室內位置跟蹤的替代解決方案。2019 年，藍牙?5.1 (BT5.1) 發(fā)布，在測向技術上取得了突破，并能夠支持實時定位系統(tǒng) (RTLS) 以實現(xiàn)更復雜和高級的室內應用。今天，我們擁有藍牙 5.2，它提供與藍牙 5.1 相同的功能，并具有向后兼容性。在這里，我們將介紹藍牙 5.1 的特性和優(yōu)勢，因為它代表了 RTLS 的轉折點，并且是最新無線協(xié)議的基礎。

實時定位系統(tǒng)

實時定位系統(tǒng)作為定位器和標簽設備的無線生態(tài)系統(tǒng)，可以不斷地相互傳遞準確的位置跟蹤數(shù)據(jù)。盡管與 GPS 類似，實時定位系統(tǒng)的不同之處在于它們在室內提供精確位置跟蹤數(shù)據(jù)的能力。藍牙 5.1 通過在發(fā)射器或接收器上使用多個天線同時利用藍牙低功耗 (BLE) 的低功耗來支持 RTLS。這種方法有助于航運和制造業(yè)中的高級物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 應用程序，這些應用程序需要在倉庫等場所進行準確的資產(chǎn)跟蹤和監(jiān)控。由紐扣電池供電的簡單低功耗標簽現(xiàn)在可以輕松安裝到設備、資產(chǎn)、

在藍牙 5.0 之前，藍牙只能通過基于接收信號強度指示 (RSSI) 的信標方法來跟蹤位置。RSSI 是一種簡單的方法，它涉及監(jiān)視源傳輸信號的強度以確定兩個設備之間的距離。雖然有用，但 RSSI 方法不能提供 RTLS 能夠提供的精度，因為它只能提供對信標位置的廣泛估計。Bluetooth 5.1 利用到達角 (AoA) 和出發(fā)角 (AoD) 技術來測量信號的相位和振幅，除了 RSSI 提供的僅距離信息之外，它還提供更精確的位置。

到達角 (AoA)

AoA 的工作原理是通過信標或標簽傳輸特定的測向數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包由包含多個天線陣列的設備或定位器接收。定位器節(jié)點利用嵌入式定位引擎來計算信號的到達角度。每個天線接收到的信號相對于彼此在不同的時間到達。然后對信號相位的這些偏移進行采樣和計算，以確定產(chǎn)生源坐標信息的相對角度。資產(chǎn)跟蹤或任何形式的興趣點 (PoI) 應用程序最適合這種方法——許多低功率標簽可以簡單地將它們的位置廣播到 AoA 定位器，例如傾向于支持的無線接入點或路由器多個天線。

出發(fā)角 (AoD)

AoD 方法本質上與 AoA 相反，因為發(fā)射設備包含一個天線陣列，而接收設備包含一個單天線接收器。接收設備將信號采樣為 IQ 分量并執(zhí)行坐標計算。這種情況最適合手機等通常只包含一根藍牙天線的設備。手機無需添加硬件即可利用藍牙 5.1 位置跟蹤，只要它們包含支持定位引擎所需的軟件即可。

設計要求

藍牙測向的硬件要求因節(jié)點設備而異。AoA 或 AoD 所需的簡單標簽只需要一根天線，這與傳統(tǒng)藍牙設備類似。然而，依賴多天線陣列的定位器設計變得更加復雜。在定位器中心，天線陣列通過外部射頻 (RF) 開關多路復用到藍牙 SoC，該開關實質上在天線之間切換以從每個元件收集（正交）IQ 樣本。多個天線以這種方式實現(xiàn)，因為制造具有多個天線端口或引腳的藍牙 SoC 將被證明是極其昂貴的。天線陣列需要 360 度覆蓋以確保接收全向信號，或者 180 度用于壁掛式裝置。

結論

藍牙 5.1 為實時定位系統(tǒng)解決復雜物聯(lián)網(wǎng)應用帶來了許多好處。由于以前版本的藍牙是當今最流行的一些無線技術，藍牙 5.1 和現(xiàn)在的藍牙 5.2 使產(chǎn)品開發(fā)人員可以更輕松地創(chuàng)建更穩(wěn)定和準確的實時定位系統(tǒng)，同時更容易與各種設備。從跟蹤商場客戶的移動設備到安裝在倉庫中的集裝箱和箱子上的許多帶標簽的傳感器，現(xiàn)在可以輕松監(jiān)控資產(chǎn)，從而為網(wǎng)絡管理員提供更深入的數(shù)據(jù)。

審核編輯：湯梓紅