藍牙AoA/AoD介紹

AOA(達到角)

發(fā)射端：

● 簡單信標

● 單天線

● 數(shù)據(jù)包為cte廣播數(shù)據(jù)

接收端：

● 陣列天線和RF開關(guān)

● 經(jīng)過CTE廣播信號獲得IQ結(jié)果算法

AOD(出發(fā)角)

發(fā)射端：

● 簡易信標

● 天線整列和RF開關(guān)

● CTE廣播信號

接收端：

● 掃描

● 單個天線

● 經(jīng)過CTE廣播信號獲得IQ結(jié)果算法

AOA定位：藍牙接收器擁有數(shù)個天線，發(fā)射信號在每個接收天線有接收時差，從而計算出相位差。

AOD定位：藍牙定位信標通過天線陣列發(fā)出信號，而接收設(shè)備通過單根天線接收信號，通過解碼接收信號計算出信號的發(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)，需要天線數(shù)組、RF開關(guān)來運行估計算法。設(shè)計適合的天線數(shù)組和角度估計算法，對RTLS系統(tǒng)至關(guān)重要。

藍牙AOA/AOD不顧及強度，只測量信號來波方向，不受強度影響，不受電池影響，不受天線方向影響，通過角度確定唯 一位置，通過多個角度獲得更準確的絕 對位置，是藍牙標準規(guī)范下的新的定位技術(shù)手段。

兩組天線即可測量到一個到達角度，兩個到達角度即可確定設(shè)備A位置。

無線電波以300,000km/s的光速傳播。采用大約2.4GHz頻率時，相應(yīng)波長約0.125m。大多數(shù)估計算法中，兩個相鄰天線之間的zui大距離是半波長。

藍牙AOA和AOD的優(yōu)勢：

沒有干擾，或者在純空曠環(huán)境中，藍牙AOA定位精度可以達到0.1厘米，也就是毫米級別，因為藍牙信號的非視距傳播和多徑效應(yīng)依然存在，所以一旦離開視距范圍，或者環(huán)境干擾增加，精度急劇下降。

使用注意事項：

● 以基站為中心可以覆蓋30平米的范圍，我們稱之為高精度區(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30~50厘米。大于1.2H范圍小余1.5H范圍內(nèi)，定位精度可達50~70厘米。

● 基站的高度zui高不易超過10米，也即單個藍牙AOA基站的覆蓋半徑為12~15米。

UWB，Wifi，BLE信標和BLE AoA幾種方式比較：

UWB精度在0.1-1米范圍，Wifi，BLE信標誤差范圍較大在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部署的個數(shù)，常見天線整列部署如下所示。

● Quuppa接收機拆機天線陣列

AoA設(shè)計挑戰(zhàn)

● 信號反射干擾

在理想情況下，空曠距離，無其他信號干擾，現(xiàn)實使用場景中RX接收機會接收到自己或者其他aoa becaon信號反射信號，該信號同樣攜帶CTE擴展數(shù)據(jù)包，但是屬于噪聲信號需要消除。

● 開關(guān)時間補償

一個RF內(nèi)核控制多路RF天線，除信號在空氣介質(zhì)傳輸?shù)臅r間，RF開關(guān)切換時間需要考慮在內(nèi)加以補償。

● 角度值誤差

測量必有誤差，該誤差范圍通常在3%-5%，需要靠算法降低誤差。

關(guān)于AOA/AOD常見問題：

● 藍牙AOA基站的覆蓋范圍是多少？定位精度zui高能達到多少？

藍牙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100ms需廣播一次藍牙數(shù)據(jù)。

● 藍牙AOA定位容易受周圍環(huán)境的影響嗎？

藍牙AOA采用到達角度定位算法，相較于藍牙RSSI定位算法，不易受周圍的環(huán)境干擾。但是在金屬、玻璃較多的周圍環(huán)境中，容易發(fā)生多徑反射，導(dǎo)致定位出現(xiàn)偏差

● 藍牙AOA基站的部署必須水平放置部署嗎？

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

● 藍牙AOA定位于UWB相比有哪些優(yōu)勢？

藍牙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；藍牙AOA一個基站即可做到厘米級定位，UWB若做到厘米級定位，基站必須四個一組。在房間較多的環(huán)境中，比如養(yǎng)老院、監(jiān)獄、看守所，藍牙AOA定位用的基站更少，更有優(yōu)勢，并且采用藍牙芯片的定位終端價格比UWB定位終端便宜不少。

藍牙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。

● 藍牙信號不能抵抗多徑效應(yīng)，多徑效應(yīng)會造成定位結(jié)果抖動，精度下降。

● 藍牙2.4GHz頻率較易受干擾。辦公室內(nèi)的WIFI、藍牙、無線鼠標等設(shè)備都可能對定位產(chǎn)生影響。