蓝牙UWB AoA ToA室内定位

蓝牙AoA
蓝牙AoA

出了车站找不到出口- 停车场里找不到汽车- 商场里面找不到卫生间
蓝牙室内定位技术为解决上诉问题提供了可能
蓝牙定位技术主流有两种:
一种是通过信号的强度,即RSSI(Receive Signal Strength Indication)值来估算,其定位精度1米;
另外一种是通过信号的角度信息来估算,包括AoA和AoD,精度据称可达到10cm;
AoA是Angle of Arrival的缩写,原理如下
RF信号是有频率及相位信息的调制信号,无线信号传播,理想情况下,若p1,p2到发射源距离一致,则p1和p2接收到的信号的幅值及相位是一致的。如下假设:TX和p1,p2同一个平面p1和p2相隔距离为d (蓝牙信号的波长是12.5cm,d<12.5cm)
那么,通过p1和p2收到的相位差,能够计算出无线信号的方向Sigma~

一个平面内,两条直线相交,可以定位一个点,因此需要多个天线形成多个角度,天线阵列可以有不同的形式

除去原理及硬件,这里再思考下,AoA为什么是BLE 5.1协议才能支持?
为了便于接收端进行稳定的IQ(In-Phase Quadrate)采样,AoA定位的包需要满足特定的包格式,即需包含CTE包:
CTE包具有四个特点:  全”1“,不白化,不计入CRC和MIC计算中;

最后再提下,除了软件的支持,芯片硬件方面其实也有要求:需要RX端能够在短时间内(如1us内)完成接收天线的切换,这一般需要芯片内部能够支持快速切换。
做了多年汽车免钥匙舒适进入系统,速嵌智造也在不断加强蓝牙定位AoA技术研究。

室内定位服务商中,采用了不同的诸如WiFi, UWB,BLE, BLE AoA的定位技术,而速嵌智造是采用BLE AoA定位的厂家。应用方案组成
定位的全栈解决方案包括:终端节点,网关/基站,定位引擎,位置服务。
网关即带多天线的支持AoA算法的处理核心定位引擎功能是基于角度进行位置计算位置服务,就是把定位引擎计算出的数值,显示在地图中。
主要应用领域

目前,AoA还处于孵化阶段,与传统通过RSSI定位相比,BLE AoA可以达到~30cm的精度,属于高精度定位,应用领域主要包括:
化工厂等安全控制需求工厂新零售商场,用于购物导航,寻车及拣货
医院,车站等大型公共场所
大型公司,用于访客定位
应用的挑战

部署成本问题:为了实现现高精度定位,需要对应配套足够数目的定位网关,这会带来成本的问题
系统难度问题:目前市场上主流方案,包括国外的芯片大厂如TI CC2640R2F, CC2642,如何能够让终端用户做出高精度的系统,涉及到天线设计,结构设计,地图建模等诸多问题

发表回复