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一文了解各种高精度室内定位技术

云裂变 2023-2-10 22:15 5859人围观定位

在消耗需求和创新技术驱动下，可穿着装备和物联网产物的成长驶入了快车道，GNSS定位功用在无人驾驶、智能装备、资产追踪等日益智能化中普遍利用，而随着万物互联时代的光临，物联网技术围绕职员、资产的室内位购置事需求也愈增激烈。

得益于蓝牙技术的成长，基于蓝牙AOA/AOD技术的室内定位新框架，以及蓝牙寻向算法，室内定位日益精准简单，蓝牙定位仍然是产业物联网、智能家居、楼宇和城市、资产追踪及电子健康范畴中各类利用的理想之选。

技术对照表

01 WiFi指纹

装备扫描四周的Wi-Fi接入点；
扫描成果代表当前位置的“指纹（fingerprint）”；
“指纹（fingerprint）”被发送给定位办事器，办事器将会计较位置并返回；
可实现10m级定位精度。

02 WiFi渡越时候

接入点与客户端之间的渡越时候丈量值→间隔；
利用多个AP和三边丈量法，可以计较出大致位置；
需要拜候芯片组支持的底层时候丈量系统；
可实现1-2m定位精度。

03 蓝牙RSSI

信号强度（RSSI）大致反应信号源与方针之间的间隔；
利用多个锚点和三边丈量法，可以计较出大致位置；
定位精度凡是为3-5m。

04 蓝牙AoA

蓝牙5.1增加测向功用

◆蓝牙5.1焦点标准中的首要功用是寻向

◆两种用于肯定偏向的方式：

到达角(AoA) 计较接收信号的角度

发射角 (AoD) 计较发送信号的角度

◆实现更高的室内定位精度

采用AoA方式的蓝牙室内定位

◆利用多个锚点和三边丈量法，可以计较出更切确的位置

◆定位精度凡是为1-2m

采用到达角(AoA)方式的定位

◆标签发送广播消息

◆锚点检测消息并经过相位差计较出传入信号的角度

◆在锚点内计较角度

◆从单个锚点读取角度

◆从多个锚点读取角度，经过三角计较获得位置

采用发射角(AoD)方式的定位

◆锚点利用多个天线发送广播消息

◆定位器检测多个消息并经过相位差计较信号发射角度

◆从单个锚点读取的数据

→角度

◆从多个锚点读取的数据

→位置

◆位置的计较在定位器或中心办事器内停止

2.蓝牙寻向功用

01 AoA架构

AoA发射机（单天线）向外发送持续信号（PDU+CTE）；
AoA信号以分歧的相位偏移到达阵列中的分歧位置的天线；
AoA 接收机对持续信号的IQ（in-phase同相，quadrature正交）数据停止采样。

02 AoA/AoD天线阵列

03 AoA的根基道理

04 AoA发射机

CTE供给牢固频次和波长的信号，是AoA/AoD数据包的扩大数据；
以250KHz 的GFSK 载波频次调制；
CTE不包括在CRC或MIC校验中；
支持无毗连（定期广播）和面向毗连的形式；
用于接收机RX在t时候采样信号I/Q值，计较相位差利用。

05 AoA接收机

06 从载波频次到相位信息

从射频信号(2.4 GHz)到基带信号(250 kHz)的降频转换；
基带信号的IQ采样；
降频信号保存了载波的相位信息。

07 从IQ样本到AoA

预算（窄带）信号到达天线阵列的到达角；
角度预算算法从所需信号中滤除噪声和多途径干扰；
IQ 样本信号处置不是蓝牙标准的一部分。

08 超分辨率算法

复杂矩阵运算对嵌入式系统来说是一项应战；
供给多种算法MUSIC、PDDA、ESPRIT、SSS；
在正确性和处置工作量之间建立一个折衷计划。

09 AoA预算流程图

设置设备开关和天线计划	●天线阵列架构●设备信道频次●CTE和IQ采样设置
预处置IQ 样本过滤	●过滤CTE的IQ数据●基于RSSI挑选水平或垂直极化信号
AoA算法一切天线组的功率谱预算	●高效的AoA算法PDDA●计较以下各项的频谱：H+V极化天线列3种频次
后处置角度预算	●供给预算角度●处置分歧功率谱●部分极大值（z分数、乘积、均匀值/中位数）
定位经过最少两个锚点预算标签位置	●实时定位引擎●操纵预算角度、RSSI、质量目标

3.室内定位演示

本次演示情况为一间12×6m的房间，覆盖72m2总计布设4个锚点，其中锚点为EVK NINA-B4和天线阵列，定位引擎为笔记本电脑。