藍(lán)牙AoA/AoD介紹

AOA(達(dá)到角)

發(fā)射端：

● 簡(jiǎn)單信標(biāo)

● 單天線(xiàn)

● 數(shù)據(jù)包為cte廣播數(shù)據(jù)

接收端：

● 陣列天線(xiàn)和RF開(kāi)關(guān)

● 經(jīng)過(guò)CTE廣播信號(hào)獲得IQ結(jié)果算法

AOD(出發(fā)角)

發(fā)射端：

● 簡(jiǎn)易信標(biāo)

● 天線(xiàn)整列和RF開(kāi)關(guān)

● CTE廣播信號(hào)

接收端：

● 掃描

● 單個(gè)天線(xiàn)

● 經(jīng)過(guò)CTE廣播信號(hào)獲得IQ結(jié)果算法

AOA定位：藍(lán)牙接收器擁有數(shù)個(gè)天線(xiàn)，發(fā)射信號(hào)在每個(gè)接收天線(xiàn)有接收時(shí)差，從而計(jì)算出相位差。

AOD定位：藍(lán)牙定位信標(biāo)通過(guò)天線(xiàn)陣列發(fā)出信號(hào)，而接收設(shè)備通過(guò)單根天線(xiàn)接收信號(hào)，通過(guò)解碼接收信號(hào)計(jì)算出信號(hào)的發(fā)送方向。

AoA/AoD是新興技術(shù)，可用于資產(chǎn)追蹤以及室內(nèi)定位和尋路。這些相位基礎(chǔ)的尋向系統(tǒng)，需要天線(xiàn)數(shù)組、RF開(kāi)關(guān)來(lái)運(yùn)行估計(jì)算法。設(shè)計(jì)適合的天線(xiàn)數(shù)組和角度估計(jì)算法，對(duì)RTLS系統(tǒng)至關(guān)重要。

藍(lán)牙AOA/AOD不顧及強(qiáng)度，只測(cè)量信號(hào)來(lái)波方向，不受強(qiáng)度影響，不受電池影響，不受天線(xiàn)方向影響，通過(guò)角度確定唯 一位置，通過(guò)多個(gè)角度獲得更準(zhǔn)確的絕 對(duì)位置，是藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下的新的定位技術(shù)手段。

兩組天線(xiàn)即可測(cè)量到一個(gè)到達(dá)角度，兩個(gè)到達(dá)角度即可確定設(shè)備A位置。

無(wú)線(xiàn)電波以300,000km/s的光速傳播。采用大約2.4GHz頻率時(shí)，相應(yīng)波長(zhǎng)約0.125m。大多數(shù)估計(jì)算法中，兩個(gè)相鄰天線(xiàn)之間的zui大距離是半波長(zhǎng)。

藍(lán)牙AOA和AOD的優(yōu)勢(shì)：

沒(méi)有干擾，或者在純空曠環(huán)境中，藍(lán)牙AOA定位精度可以達(dá)到0.1厘米，也就是毫米級(jí)別，因?yàn)樗{(lán)牙信號(hào)的非視距傳播和多徑效應(yīng)依然存在，所以一旦離開(kāi)視距范圍，或者環(huán)境干擾增加，精度急劇下降。

● 以基站為中心可以覆蓋30平米的范圍，我們稱(chēng)之為高精度區(qū)，也就是半徑3米左右，超出3米后是低精度區(qū)，精度在1-3米。

● 一般而言，基站高度的1.2倍，也即1.2H為基站的覆蓋半徑范圍內(nèi)，定位精度可達(dá)30~50厘米。大于1.2H范圍小余1.5H范圍內(nèi)，定位精度可達(dá)50~70厘米。

● 基站的高度zui高不易超過(guò)10米，也即單個(gè)藍(lán)牙AOA基站的覆蓋半徑為12~15米。

UWB，Wifi，BLE信標(biāo)和BLE AoA幾種方式比較：

UWB精度在0.1-1米范圍，Wifi，BLE信標(biāo)誤差范圍較大在5-20m范圍，Quuppa作為第 一家商用BLE AoA定位服務(wù)公司，可以精度范圍在0.1-1m范圍。

天線(xiàn)陣列的布置方式多種多樣，一為定位，二為極大化減少接收機(jī)部署的個(gè)數(shù)，常見(jiàn)天線(xiàn)整列部署如下所示。

● Quuppa接收機(jī)拆機(jī)天線(xiàn)陣列

AoA設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

● 信號(hào)反射干擾

在理想情況下，空曠距離，無(wú)其他信號(hào)干擾，現(xiàn)實(shí)使用場(chǎng)景中RX接收機(jī)會(huì)接收到自己或者其他aoa becaon信號(hào)反射信號(hào)，該信號(hào)同樣攜帶CTE擴(kuò)展數(shù)據(jù)包，但是屬于噪聲信號(hào)需要消除。

● 開(kāi)關(guān)時(shí)間補(bǔ)償

一個(gè)RF內(nèi)核控制多路RF天線(xiàn)，除信號(hào)在空氣介質(zhì)傳輸?shù)臅r(shí)間，RF開(kāi)關(guān)切換時(shí)間需要考慮在內(nèi)加以補(bǔ)償。

● 角度值誤差

測(cè)量必有誤差，該誤差范圍通常在3%-5%，需要靠算法降低誤差。

● 藍(lán)牙AOA基站的覆蓋范圍是多少？定位精度zui高能達(dá)到多少？

藍(lán)牙AOA基站單基站的覆蓋范圍和部署高度息息相關(guān)，定位覆蓋范圍為部署高度的1.5倍。比如藍(lán)牙AOA基站部署在5米高的地方，其覆蓋半徑為6米~7.5米。

● 藍(lán)牙AOA定位頻率zui快是多少？

可做到1秒10次，也就是定位終端沒(méi)100ms需廣播一次藍(lán)牙數(shù)據(jù)。

● 藍(lán)牙AOA定位容易受周?chē)h(huán)境的影響嗎？

藍(lán)牙AOA采用到達(dá)角度定位算法，相較于藍(lán)牙RSSI定位算法，不易受周?chē)沫h(huán)境干擾。但是在金屬、玻璃較多的周?chē)h(huán)境中，容易發(fā)生多徑反射，導(dǎo)致定位出現(xiàn)偏差

● 藍(lán)牙AOA基站的部署必須水平放置部署嗎？

部署藍(lán)牙AOA基站時(shí)可以與水平方面存在一定程度的夾角，夾角不能超過(guò)45度。但是如果基站與水平地圖有角度的話(huà)，對(duì)于算法計(jì)算是有挑戰(zhàn)的，建議基站安裝時(shí)與地面保持水平安裝。

● 藍(lán)牙AOA定位于UWB相比有哪些優(yōu)勢(shì)？

藍(lán)牙5.1的AOA定位能夠做到與UWB定位一樣的定位精度，也即30厘米的定位精度；藍(lán)牙AOA一個(gè)基站即可做到厘米級(jí)定位，UWB若做到厘米級(jí)定位，基站必須四個(gè)一組。在房間較多的環(huán)境中，比如養(yǎng)老院、監(jiān)獄、看守所，藍(lán)牙AOA定位用的基站更少，更有優(yōu)勢(shì)，并且采用藍(lán)牙芯片的定位終端價(jià)格比UWB定位終端便宜不少。

藍(lán)牙AOA局限性：

● 定位基站覆蓋的面積較小，一般為高度的1.5H；

● 基站覆蓋的面積是圓形，在空間中覆蓋的區(qū)域是圓錐形。

● 藍(lán)牙信號(hào)不能抵抗多徑效應(yīng)，多徑效應(yīng)會(huì)造成定位結(jié)果抖動(dòng)，精度下降。

● 藍(lán)牙2.4GHz頻率較易受干擾。辦公室內(nèi)的WIFI、藍(lán)牙、無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo)等設(shè)備都可能對(duì)定位產(chǎn)生影響。