基于蓝牙的实时定位系统提供更高的精度

随着物联网 （IoT） 的不断扩展，作为物联网业务推动因素出现的关键特征之一是位置。公司正在从位置可以提供的信息中获得真正的商业价值。这包括他们正在收集和分析的数据，以及通过了解人或事物的确切位置而创造的效率。

位置正在成为数十个行业的王者：

在医疗保健领域，准确了解最近的急救车的位置可以提高护士的效率，并帮助患者在紧急情况下更快地接受治疗;位置帮助医务人员遵守卫生规定，因为他们能够轻松找到消毒站

在田径运动中，了解球员和设备之间的相对位置对于表征比赛动态，通过数据分析改善教练以及使用实时跟踪和数据分析隔离特定事件至关重要。

在施工中，准确知道贵重设备的位置既节省了寻找它所花费的时间，又确保了它不会被带离现场或被盗

在制造环境中，了解工人的位置（并确保他们不在限制区域）有助于提高工人的安全和生产力。

在供应链和物流中，快速确定拥挤的造船厂中特定托盘或集装箱的位置有助于更快、无误地将它们运送到正确的目的地

位置已成为有价值的业务推动因素的用例列表不胜枚举。蓝牙已成为定位的首选技术，并在一月份得到了进一步的推动，当时蓝牙特别兴趣小组（Bluetooth SIG）宣布了一项新的测向功能，作为蓝牙核心规范5.1版本的一部分。新版本正式确定了蓝牙邻近解决方案的方向功能，目标是为基于蓝牙的实时定位系统（RTLS）提供更高的精度。

物联网所需的精度水平是相对的，当然，这取决于每个用例的具体需求。在某些情况下，例如在运动环境中跟踪快速移动的球员和设备，需要十几厘米以内的精度。在物流环境中，公司希望快速确定特定托盘或集装箱的位置，了解几米内的准确性可能就足够了。

然而，在许多情况下，准确性和延迟的结合非常有价值。由于许多原因，实时了解事物的精确位置非常复杂，因为许多这些环境中都存在基础设施。混凝土墙和地板、钢支撑梁和其他基础设施经常干扰或阻挡无线信号，使实现定位精度变得困难。但是，新的蓝牙测向功能包含两种方法，有助于减轻这些损失，降低系统架构复杂性并提高定位功能：到达角（AoA）和出发角（AoD）方法。

AoA和AoD各自利用角方向估计来确定定位，但适用于不同的市场。如今，AoA已经在广泛的行业和用例中投入商业应用，例如工业物联网（IIoT）用例中的资产跟踪。与此同时，AoD可能很快就会开始在机器人、AGV和AI应用中获得跟踪，在这些应用中，移动物体有能力计算自己的位置。全面的AoD将通过在软件操作系统（OS）和硬件原始设计制造商（ODM）提供商的参与下进入消费市场来实现。

到达角度

AoA方法利用以网络为中心的架构，其中标签或智能手机 - 或几乎任何带有蓝牙发射器的东西 - 通过其位置进行跟踪。每个设备都使用单个天线，通过传输支持测向的数据包，使其位置可供位置服务应用程序使用。多天线设备（又名定位器）接收无线电信号并预处理数据以进行角度估计。然后将数据发送到定位引擎，定位引擎进一步处理来自一个或多个定位器的数据，并计算标签的位置坐标。

如果需要，位置坐标可以进一步传递回传输设备，例如，它可以显示自己的位置。请注意，对于大多数 IIoT 应用程序，位置坐标信息仅保留在本地网络或云中，以便为基于位置的服务 （LBS） 应用程序软件提供数据。

由于智能位于网络端而不是设备上，因此对于需要始终如一的可靠定位功能并且必须包含标签成本的工业和企业用例，AoA是最有效的解决方案。一个很好的例子是工业环境中的资产跟踪，其中了解大型仓库中特定设备的精确位置可以节省与手动搜索相关的时间和生产力损失。事实上，甚至在测向功能正式化之前，基于AoA的系统就已经用于数十个行业和企业用例，从制造业，石油和天然气和物流等工业环境中的资产跟踪和安全应用，到智能建筑和智能医院中的生产力用例。

出发角度

使用AoD，智能存在于单个设备中，例如智能手机，平板电脑或机器人。每个移动设备都有一根天线，并直接运行定位引擎。该设备接收由多天线设备（也称为定位器）发送的无线电信号。请注意，原则上，同一定位器可用于同时启用 AoA 和 AoD。

在这种以移动为中心的架构中，功耗在设备端。这适用于智能手机等可以频繁插入和充电的设备。在 AoD 中，定位器可能配置为低功耗设备，可以由电池供电数年，类似于 AoA 系统中的标记，后者的电池寿命很长。由于智能驻留在设备中，并且只需要几个有源传输设备（定位器）来覆盖跟踪区域，因此AoD提供了消费者（B2C）用例所需的系统容量和规模。

换句话说，定位器可以被视为“多天线信标”，即下一代常用的BLE信标，目前用于基于电源（RSSI）的接近定位。在AoD中，定位器是一个多天线BLE信标，它不是使用单个天线来传输信号，而是使用天线阵列。

AoD仍处于早期阶段，但由于它为以前未开发的消费市场创造了广泛的潜在新精确定位服务，因此它被列入许多公司的观察名单。凭借从AoA吸取的经验教训，以及它在企业和工业市场中的潜力，AoD有望在大规模上取得成功。有两件事将有助于显著加速 AoD：

软件操作系统和硬件ODM提供商（如苹果和谷歌）的参与，他们将把AoD整合到未来的移动设备中。

加速互操作性方面的工作，以便多个智能手机品牌和型号可以从不同硬件供应商创建的定位器接收蓝牙信号

蓝牙 5.1 规范提高了行业对位置的兴趣和势头。它定义了无线电接口，直至低级智商数据样本。但是，单个 RTLS 供应商只能自己解释定位系统架构，并在标准之上构建其他功能。一些公司已经成功地将智商数据与他们自己的算法、软件工具和定位引擎相结合。蓝牙 SIG 创建了该规范，以便 AoA 和 AoD 可以在同一 RTLS 系统中工作，但功能齐全的 AoD 解决方案需要操作系统供应商的参与，如上所述。

随着物联网的不断扩展，位置正在成为关键的业务推动因素，RTLS和基于位置的服务市场正在蓬勃发展，特别是在企业和工业物联网市场。展望未来，帮助公司实现其业务目标的开放、灵活的系统不仅会达到目标，而且会超过目标。

农产品协议和农业发展协议的共存

AoA 和 AoD 方法并不相互排斥，系统架构师可以同时使用其中一种或两种技术设计工程解决方案。

例如，可以设想一种IIoT解决方案，其中定位器安装在环境中并用作AoA / AoD使能器。这意味着对于AoA，定位器接收由标签或电话传输的信号。整个系统可以被认为是一个单输入多输出（SIMO）系统，其中单个天线标签正在传输，多天线设备正在接收。另一方面，对于AoD，定位器使用多天线无线电接口传输信号，移动设备使用单个天线接收信号。在这种情况下，整个系统可以被认为是一个多输入单输出（MISO）系统，其中多个天线在发射，单个天线在接收。

如果设计得当，定位器可以同时执行 AoA 和 AoD 操作 - 它可用于跟踪标签，同时它使移动设备能够自主计算自己的位置。这一切都使AoA和AoD方法成为实现大量用例的强大组合 - 所有这些都在同一基础架构设备中。

审核编辑：郭婷