高精度蓝牙AOA定位解决方案

核芯互联拥有自主研发的蓝牙AOA高精度定位解决方案,适用于智慧监狱、智慧医疗、化工安全等,欢迎留言咨询,AOA原理如下。
早在19世纪末,无线电测向工作就已经由海因里希·赫兹等先驱进行研究,最初的工作原理是通过比较不同指向的天线信号强度,对信号最强的方向被认为是信号的原点。整个20世纪,在无线电测向领域,科技工作者不断的引入新的方法,测向技术不断进步,特别是在引入涉及信号相位比较的方法之后,无线电测向取得了明显进度。而蓝牙核心规范V5.1中即在比较市场上在无线电测向领域成熟的技术的基础上,引入了支持高精度测向的新功能。其一:控制器得到了增强,可以使用包含天线阵列的专用硬件来支持计算无线电信号的方向;其二:修改了主机控制器接口(HCI),以便控制器获得的数据可以提供给堆栈的更高层,并进行方向计算。在蓝牙测向中,提供了两种测向方法:AOA&AOD。

AOA(到达角、接收角)、AOD(出发角、发射角)使用了相同的底层,使用发射角(AoD),发射设备包含一个多天线阵列,通过设备发送特殊的测向信号,然后由另一个设备使用该信号来计算接收信号的方向。

使用AoA,接收机包含一个多天线阵列,通过计算不同天线到达的信号的不同进行计算。

那怎么利用阵列天线来计算角度呢?下面的涉及的是基础的理论,若最终用户无需了解,不过感兴趣的话也可以浏览下,因为涉及的是专业技术,读起来相对枯燥。

蓝牙测向利用无线电波的一些基本特性来获取可用于测向计算的数据。应用程序在计算中使用这些数据,涉及到三角学和有关天线阵列设计的信息。下面解释一下蓝牙测向所涉及的波的特性。

1、波周期

波有一个重复的模式与波峰和波谷的最大和最小振幅。当波从振幅为0的波峰经过振幅为0的波谷,然后又回到振幅为0的波谷时,波的每一次重复被称为波周期。波周期的概念如图所示。

2、波长

波长,如下图所示,测量一个完整的波周期的开始和结束之间的距离。根据频率的不同,蓝牙的波长约为12.5厘米。

3、频率

蓝牙工作在工业科学和医学(ISM)频段,频率从2.40GHz到2.41GHz。蓝牙将这个频段分成40个通道,每个通道宽2MHz。在连接时,设备使用37个可用信道,这些信道的频率变化由自适应跳频算法驱动。而在蓝牙5.0核心规范下,在无连接的情况下使用扩展广告时,将使用所有40个无线电频道。因此,使用蓝牙通信涉及许多不同的频率,而不仅仅是一个固定的频率。波长在蓝牙测向中很重要,但它会随着使用频率的不同而变化。

4、相位

波周期中的一个特定点,可能是在波经过天线时测量的,被称为它的相位。相位测量是一个角度,从0开始的时候波周期360度或者2π弧度波周期的结束。下图说明了相位的概念。

本篇文章基本介绍了蓝牙(iBeacon)室内定位的发展方向及涉及到的基础的无线电知识

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