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3~5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;本文主要介绍的是到达角方案(AoA);
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,如下图
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,能够计算出下图的e,通过e和d,可以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。