定位系統(tǒng)對于現代的生活成了必不可少的，幾乎每人手機里的導航軟件都可用作定位導航，如果你留意過，會發(fā)現手機的導航軟件在室外里可以很準確告訴你走哪條路，但是一旦到了室內建筑里比如大型商場或者地下停車場，就沒辦法導航的很清楚了，這是因為手機里的定位導航使用的是全球定位導航系統(tǒng)（GPS），類似的還是有北斗導航系統(tǒng)（BDS），原理都是基于手機接受來自衛(wèi)星的信號獲取定位，而一旦手機進入室內環(huán)境，建筑體的遮擋和反射都會影響衛(wèi)星信號，故而無法實現室內定位。

難道在室內就無法定位了嗎？因為室內導航系統(tǒng)的需求還是很多的，比如上面提到的商場里，還有各類大型活動場館，因為建筑物的遮擋對于不熟悉的人員難免不會迷失方向，在這類場景里有可以幫助人員定位是十分有必要的。當然不是了，目前室內定位技術是基于BLE（低功耗藍牙），對于不同需求端的可以使用不同定位原理：RSSI（接收信號強度指示）、AoA（到達角）和AoD（出發(fā)角）。藍牙室內定位廣泛應用于智慧倉儲、智慧辦公、智慧樓宇、智慧醫(yī)療、智慧零售、智慧場館、智慧校園等在內的產業(yè)物聯網領域。

RSSI 定位

無線電的傳輸過程是有衰減的，這樣傳播的距離越遠能量也就越弱，基于這種特性就可以判斷距離了，這也就是RSSI（Received Signal Strength Indication）接受信號強度，信號強度通常以dBm為單位。RSSI越大，距離越近，RSSI越小，距離越遠。當然，接收設備需要事先了解發(fā)送設備的發(fā)射功率。例如，同一位置設備A的發(fā)射功率為0dBm，設備B的發(fā)射功率為10dBm，接收設備所讀取的兩個設備的RSSI值必然不同，因此判斷它們的距離也會有差異。

基于RSSI的定位精度通常僅為1-2米。這樣的精度僅能將目標定位到一個區(qū)域范圍內，想要進一步提高精度較為困難。采用RSSI定位時，設備一致性要求較高。在相同環(huán)境和距離下，不同廣播設備的RSSI值差異應盡可能小，且波動相對穩(wěn)定。目前，基于RSSI的定位系統(tǒng)分為主動式、被動式以及主被動一體式三種類型。

1.1 主動式RSSI藍牙定位

主動式又叫終端側RSSI藍牙定位系統(tǒng)，原理是通過RSSI值來確定藍牙終端設備和藍牙信標（Beacon）之間的相對位置，由信標發(fā)射信號，藍牙終端設備接收，定位精度在米級（2-3米），可以實現路徑規(guī)劃、語音導航、反向尋車等功能，可集成于微信小程序、APP之中。

定位過程：

1 、在定位區(qū)域部署藍牙信標，一般需要至少3個信標，信標會每隔一定的時間廣播數據包到周圍；

2 、當終端設備（智能手機、平板等）進入信標廣播覆蓋范圍，會掃描接收到信標廣播出來的數據包（包含MAC、RSSI等信息）；

3 、終端設備通過定位算法以及云端后臺地圖引擎數據庫，即可在地圖上標記出設備當前位置。

1.2 被動式RSSI藍牙定位

被動式又叫RSSI藍牙探測定位系統(tǒng)或網絡側RSSI藍牙定位系統(tǒng)。依托于基于RSSI的藍牙定位引擎算法、藍牙網關、藍牙定位標簽（手環(huán)、工卡、Beacon信標等），可實現2~3米左右的定位精度。

定位過程：

1 、藍牙定位標簽（手環(huán)、工卡、Beacon信標等）工作在信標廣播狀態(tài)，將自身的MAC地址、電量、RSSI、心率等信息進行廣播；

2、 藍牙網關（4G/Wi-Fi/RJ45三種通信方式）掃描到藍牙定位標簽的廣播信息，將相關信息傳輸到中央定位引擎，中央定位引擎對有關信息進行計算，獲取到藍牙定位標簽的位置信息；

3、 終端顯示軟件將藍牙定位標簽的位置信息進行顯示，可以實現實時位置跟蹤、軌跡回放、電子圍欄、心率監(jiān)測等功能。

1.3 主被動一體RSSI藍牙定位

主被動一體藍牙定位系統(tǒng)，集成前臺用戶自主定位導航和后臺實時定位監(jiān)測功能于一體的室內定位系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由藍牙定位引擎算法，藍牙網關、藍牙工卡和Beacon信標等一系列藍牙定位硬件，可以最大限度減少藍牙網關的使用，節(jié)省用戶部署藍牙網關的成本，是低成本室內定位系統(tǒng)較好的選擇，可實現2-5米以內的定位。

定位過程：

1 Beacon信標工作在廣播狀態(tài)，將自身的MAC地址、電量等信息進行廣播出去；

2 藍牙工卡掃描采集Beacon信標的廣播信息，并將Beacon信標的廣播信息通過藍牙轉發(fā)給藍牙網關；

3 藍牙網關收集工卡的信息，將藍牙工卡轉發(fā)出來的Beacon信息通過Wi-Fi或者RJ45方式（二選一）發(fā)送給定位服務器；

4 定位服務器根據藍牙工卡和Beacon的信息，通過運行位置定位引擎算法，計算出藍牙工卡的位置，終端顯示軟件將藍牙工卡的位置信息進行顯示，可以實現實時位置定位跟蹤、軌跡回放、電子圍欄等功能。

藍牙AoA和AoD定位系統(tǒng)

RSSI定位原理具有簡便，性價比高的特點，不過基于這類的定位精度不夠高只能將定位的目標控制在1-2米范文以內，如果想要做到厘米級的高精度，需要使用藍牙5.1協(xié)議的高精度的定位方法：到達角(AoA)和出發(fā)角(AoD)。

2.1 藍牙AoA定位

藍牙AoA定位是藍牙5.1標準引入的，叫達角度測距(Angle-of-Arrival，簡稱AoA)，是一種基于藍牙信號到達角度的藍牙定位算法。其優(yōu)點是定位算法通信開銷低，定位精度較高。通過陣列天線感知發(fā)射節(jié)點信號的到達方向，計算接收節(jié)點（藍牙AoA定位基站）和發(fā)射節(jié)點（藍牙AoA標簽）之間的相對方位或角度，然后再利用三角測量法或其他方式計算出未知節(jié)點（藍牙AoA標簽）的位置。

適用場景：資產標簽定位，體育場人員定位，養(yǎng)老院定位系統(tǒng)；

監(jiān)測技術：藍牙到達角度定位計算；

涉及軟硬件：藍牙AoA定位基站、藍牙AoA定位標簽（工卡/手環(huán)）、藍牙 AoA定位算法等；

定位精度：10厘米~30厘米；

功能實現：人員實時定位、施工人員數量統(tǒng)計點名、電子圍欄、一鍵呼救、危險情況預警等。

2.2 藍牙AoD定位

出發(fā)角度測距(Angle of Departure，簡稱AoD)，是一種基于藍牙信號出發(fā)角度的藍牙定位算法。發(fā)射端由射頻開關和天線陣列組成，通過發(fā)射測向廣播包，在發(fā)射過程中切換天線，使其出發(fā)角（AoD）可被檢測到，接收端使用單個天線來接收這些廣播包，并在這些包中捕獲IQ（In-Phase and Quadrature）樣本。方向的確定基于單個發(fā)射端天線陣列中的不同天線發(fā)射無線電信號到接收機天線收到的廣播延遲，IQ測量可以檢測廣播延遲。任何具有支持AoD功能的單個天線的接收端都可以捕獲IQ樣本，并借助指定發(fā)射端天線布局的配置文件信息，計算無線電的入射角度信號。

藍牙AoD定位的接收端可集成在設備端，也可集成在具備藍牙5.1功能的手機上，這樣定位的并發(fā)量將不變限制。由于計算不在發(fā)射端，藍牙AoD的發(fā)射端可采用電池供電，方便安裝與部署。接收端需計算藍牙信號的離開角，這樣會增加接收端的功耗與成本，定位終端的使用時長更短并且成本更高。

AoD相比于AoA，實現起來也相對復雜，目前主要的還是應用AoA方案來實現定位。

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