Bluetooth®如何追踪重要资产

全球定位系统 (GPS) 和其他定位服务的引入改变了我们世界跟踪汽车、货物和人员等重要资产的方式。尽管 GPS 非常有用和强大，但由于其高频卫星信号和无法穿透物理结构，因此缺乏室内跟踪的能力。这导致人们寻求室内位置跟踪的替代解决方案。2019 年，蓝牙®5.1 (BT5.1) 发布，在测向技术上取得了突破，并能够支持实时定位系统 (RTLS) 以实现更复杂和高级的室内应用。今天，我们拥有蓝牙 5.2，它提供与蓝牙 5.1 相同的功能，并具有向后兼容性。在这里，我们将介绍蓝牙 5.1 的特性和优势，因为它代表了 RTLS 的转折点，并且是最新无线协议的基础。

实时定位系统

实时定位系统作为定位器和标签设备的无线生态系统，可以不断地相互传递准确的位置跟踪数据。尽管与 GPS 类似，实时定位系统的不同之处在于它们在室内提供精确位置跟踪数据的能力。蓝牙 5.1 通过在发射器或接收器上使用多个天线同时利用蓝牙低功耗 (BLE) 的低功耗来支持 RTLS。这种方法有助于航运和制造业中的高级物联网 (IoT) 应用程序，这些应用程序需要在仓库等场所进行准确的资产跟踪和监控。由纽扣电池供电的简单低功耗标签现在可以轻松安装到设备、资产、

在蓝牙 5.0 之前，蓝牙只能通过基于接收信号强度指示 (RSSI) 的信标方法来跟踪位置。RSSI 是一种简单的方法，它涉及监视源传输信号的强度以确定两个设备之间的距离。虽然有用，但 RSSI 方法不能提供 RTLS 能够提供的精度，因为它只能提供对信标位置的广泛估计。Bluetooth 5.1 利用到达角 (AoA) 和出发角 (AoD) 技术来测量信号的相位和振幅，除了 RSSI 提供的仅距离信息之外，它还提供更精确的位置。

到达角 (AoA)

AoA 的工作原理是通过信标或标签传输特定的测向数据包，该数据包由包含多个天线阵列的设备或定位器接收。定位器节点利用嵌入式定位引擎来计算信号的到达角度。每个天线接收到的信号相对于彼此在不同的时间到达。然后对信号相位的这些偏移进行采样和计算，以确定产生源坐标信息的相对角度。资产跟踪或任何形式的兴趣点 (PoI) 应用程序最适合这种方法——许多低功率标签可以简单地将它们的位置广播到 AoA 定位器，例如倾向于支持的无线接入点或路由器多个天线。

出发角 (AoD)

AoD 方法本质上与 AoA 相反，因为发射设备包含一个天线阵列，而接收设备包含一个单天线接收器。接收设备将信号采样为 IQ 分量并执行坐标计算。这种情况最适合手机等通常只包含一根蓝牙天线的设备。手机无需添加硬件即可利用蓝牙 5.1 位置跟踪，只要它们包含支持定位引擎所需的软件即可。

设计要求

蓝牙测向的硬件要求因节点设备而异。AoA 或 AoD 所需的简单标签只需要一根天线，这与传统蓝牙设备类似。然而，依赖多天线阵列的定位器设计变得更加复杂。在定位器中心，天线阵列通过外部射频 (RF) 开关多路复用到蓝牙 SoC，该开关实质上在天线之间切换以从每个元件收集（正交）IQ 样本。多个天线以这种方式实现，因为制造具有多个天线端口或引脚的蓝牙 SoC 将被证明是极其昂贵的。天线阵列需要 360 度覆盖以确保接收全向信号，或者 180 度用于壁挂式装置。

结论

蓝牙 5.1 为实时定位系统解决复杂物联网应用带来了许多好处。由于以前版本的蓝牙是当今最流行的一些无线技术，蓝牙 5.1 和现在的蓝牙 5.2 使产品开发人员可以更轻松地创建更稳定和准确的实时定位系统，同时更容易与各种设备。从跟踪商场客户的移动设备到安装在仓库中的集装箱和箱子上的许多带标签的传感器，现在可以轻松监控资产，从而为网络管理员提供更深入的数据。

审核编辑：汤梓红