到達(dá)角與出發(fā)角方法顯著提升藍(lán)牙位置服務(wù)性能

　　AoA and AoD significantly enhance the performance of Bluetooth location service

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

      摘要：盡管藍(lán)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(shí)時定位服務(wù)（RTLS）要求厘米級的位置精度。幸運(yùn)的是，藍(lán)牙技術(shù)最近增加了一項(xiàng)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(lán)牙；位置；尋向；到達(dá)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(jì)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(dǎo)航、野外追蹤等提供支持。

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

　　藍(lán)牙位置服務(wù)目前使用接收信號強(qiáng)度（RSSI）測量來估算兩臺設(shè)備之間的距離，而實(shí)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?，F(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(shí)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(lán)牙尋向功能支持兩種基于天線陣列的藍(lán)牙信號尋向方法：到達(dá)角（AoA）與出發(fā)角（AoD）。

　　2 到達(dá)角尋向方法

      在到達(dá)角尋向（AoA）方法中，待確定方向的設(shè)備（例如實(shí)時定位系統(tǒng)解決方案中的標(biāo)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(shí)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(dāng)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(jìn)行IQ取樣，同時在陣列中的發(fā)射天線之間切換?；贗Q樣本數(shù)據(jù)，接收設(shè)備便可以計算相對信號方向。到達(dá)角尋向方法適用于實(shí)時定位系統(tǒng)以及接近類解決方案，例如物品追蹤和地標(biāo)（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(dāng)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(jìn)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(lán)牙發(fā)展的新方向

      全新的藍(lán)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(yàn)帶來了巨大的改變。當(dāng)智能手機(jī)供應(yīng)商將支持到達(dá)角尋向的藍(lán)牙集成到手機(jī)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(biāo)信息解決方案

      地標(biāo)（POI）信息解決方案也能夠得益于加入到智能手機(jī)的到達(dá)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(jī)上的地標(biāo)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(xì)的信息。通過尋向功能，用戶只需要將智能手機(jī)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(shí)時定位系統(tǒng)解決方案

       通過尋向功能，實(shí)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(shí)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(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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(shí)現(xiàn)很高的精度，這進(jìn)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(fèi)者互動的數(shù)據(jù)和信息。

　　藍(lán)牙社區(qū)正在不斷提升技術(shù)來把握市場機(jī)會，滿足日益擴(kuò)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(jìn)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(yàn)的信號尋向方法。

　　5 2019年藍(lán)牙亞洲大會即將召開

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

　　2019年藍(lán)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(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）代表將共聚一堂。

　　藍(lán)牙亞洲大會舉辦至今已步入第六年，本屆大會將探討藍(lán)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(lán)牙技術(shù)的相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。此外，開發(fā)者還可參加主題會議及多場實(shí)踐環(huán)節(jié)，了解在其產(chǎn)品中應(yīng)用藍(lán)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(jī)會直接從藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟了解到有關(guān)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的最新信息，或與藍(lán)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(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟市場營銷總監(jiān)。他的團(tuán)隊(duì)致力于提高人們對藍(lán)牙在物聯(lián)網(wǎng)中不斷擴(kuò)展的能力的認(rèn)識，并提升全球藍(lán)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