实现厘米级精准定位，蓝牙5.1发布

室内定位算是一个应用的空白区，此前并没有很合适的技术来实现这个功能。GPS在室内新号较差，RSSI的定位则受限于精度和范围，都难以提供令人满意的服务。最近蓝牙5.1的发布，带来了全新的寻向功能，可以提供厘米级的定位精度，给了室内定位提供了一种更为可靠的技术方案。

近日蓝牙技术联盟召开了关于蓝牙5.1寻向功能的发布会，蓝牙技术联盟亚太区开发者关系经理 任凯先生进行了精彩的演讲。

从蓝牙5.0到蓝牙5.1作为一次小幅更新，其中提供的寻向功能备受瞩目。众所周知，在之前的蓝牙定位服务中，采用的是RSSI的定位。预先已知三个信标的位置，基于无线电衰减模型每个信标与被测信标测得距离，然后基于三点定位模型得到被测信标的位置。但在实际应用中，RSSI受新号反射、散射、绕射等多重路径衰竭与遮挡的影响非常严重。目前业界使用Beacon定位的精度可以达到3~5米左右。考虑到布设的规模、定位的精度，发射功率带来的功耗问题。。。Beacon定位是一个可以实现，但是不适合商用的主意。它更适合用来告诉你：嗨，我来了!而不是告诉你，我在哪里?

图：传统Beacon布设实现定位功能

而蓝牙5.1发布带来的寻向功能，非常地令人振奋。蓝牙技术联盟此次的媒体交流会的主题是“蓝牙寻向功能强化位置服务”。可以看到在定位方面，蓝牙技术联盟也是认为蓝牙5.1会有所作为。通过在定向功能，蓝牙定位功能的精度将达到厘米级。

据任凯介绍，寻向功能的核心是AOA和AOD。据笔者从Nordic官网了解到的信息：AOA即Angle of Arrival，也就是到达角。被定向设备使用一个天线发射一组特定的测向包，接收设备拥有多个天线。接收设备的不同天线在接收定位设备的测向包时会有较小的时间偏移，侧向包信号在接收设备天线上产生的这种相位偏移被称为是信号的IQ成分。然后分析此IQ值，即可获取到需被定位设备的精确坐标信息。AoD中的D则是Departure的缩写，也就是测量离开角。定位主机通过多天线阵列发送一组测向包，被定位设备接收到该测向包，并通过IQ值的采样分析，计算出被定位设备的坐标。

图：Silicon Labs AoA资产跟踪

结合AoA和AoD的方法，蓝牙5.1的定位精度已经达到了厘米级，并且可以实现室内的3D定位。Silicon Labs已经提供资产定位的AoA模型的demo，如下图所示，资产只需要一个天线，可以是低功耗的，同时支持额外的蓝牙低功耗功能。定位器需要3×3或4×4天线阵列和开关，边缘网关处理角度读数，并与云中的资产管理系统通信，以确定设备位置。

图：Silicon Labs AoD室内定位

室内移动设备的定位则需要AoD模型来完成更为合适，如下图Silicon Labs提供的设计参考来看，信标需要3×3或4×4天线阵列和开关，被定位移动设备(譬如手机，手表等)需要支持AoD算法，定位服务系统必须知道信标坐标。

更多的细节和demo演示，读者可以自行点击下方的视频来进行观看学习。

视频：Silicon Labs Ble5.1 定位demo演示

兴奋之余，还是要给大家分享。蓝牙定位在开放场景中的精准度更高，比如体育场等。因为看台座位是垂直分布的，具有更好的LoS属性。另外对于寻找钥匙，手机等个人设备的场景而言，定位器也可以准确高效的工作。当信号从墙壁、橱柜、窗户和人身上反弹时，相位和信号强度会受到影响，并会引入或大或小的误差。这是一个复杂的测向解决方案，测试表明，即使在相当具有挑战性的情况下，它也非常稳健。如果在大型商场等场景中，则应当每层都设置定位信标阵列，以期达到更好的定位效果。

蓝牙5.1的寻向功能可以看作是低功耗蓝牙的最重要特性，并且极有可能给蓝牙的应用面带来更大范围的覆盖，给我们的生活带来极大改观。