物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)傳室內(nèi)定位技術(shù):AOA與AOD
針對室內(nèi)環(huán)境無法使用衛(wèi)星定位的問題,目前市場上已經(jīng)有了很多不同的室內(nèi)定位技術(shù)。
常見的室內(nèi)無線定位技術(shù)有:WiFi通信模塊、藍(lán)牙模塊、紅外線遙控開關(guān)、超寬帶無線通信技術(shù)、RFID射頻技術(shù)、ZigBee模塊、cat.1定位模塊、GPS定位導(dǎo)航模塊等。
藍(lán)牙無線通信模塊作為一種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù),在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點后,將網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式,并保證藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點始終是這個微網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備,這樣通過檢測信號強度就可以獲得用戶的位置信息。
AOA與AOD測距原理
在藍(lán)牙無線通信模塊的5.1協(xié)議中提出了兩種新的更加精確的定位方法。一種是到達(dá)角度(AOA),另一種是離開角度(AOD)。
AOA定位:即藍(lán)牙模塊接收器擁有復(fù)數(shù)個天線,發(fā)射天線與每個接收天線距離有差異,故發(fā)射出的信號在每個接收天線有接收時差,就可以計算出相位差。
AOD定位:則是通過藍(lán)牙模塊的定位信標(biāo)通過天線陣列發(fā)出信號,而接收設(shè)備通過單根天線接收信號,通過解碼接收信號計算出信號的發(fā)送方向。
通過這種三角的距離測量,可以實現(xiàn)較高精確度的實時室內(nèi)定位。
值得一提的是,不論AOA還是AOD定位,都需要保證發(fā)射端與接收端之間的環(huán)境空曠無阻擋,當(dāng)兩者之間有明顯的障礙物阻擋時,藍(lán)牙的信號強度會有所下降,必然導(dǎo)致定位的準(zhǔn)確度有非常明顯的下降。
這種尋向功能采用的是同相、正交采樣來測量出天線的接收相位。
例如在到達(dá)角度的測量方法中,信號過程是通過陣列中的所有的天線,依次按照預(yù)先設(shè)計好的天線順序進(jìn)行測試數(shù)據(jù)發(fā)送。
采用數(shù)據(jù)通過主機(jī)的控制器接口傳遞到設(shè)備內(nèi)部的藍(lán)牙協(xié)議棧中,運用協(xié)議棧中的算法運算來確定一臺設(shè)備處于另一臺設(shè)備的什么方向上,在通過復(fù)數(shù)的天線定向,確認(rèn)設(shè)備處于另一臺設(shè)備的哪個位置上。
在整個應(yīng)用,用于跟蹤設(shè)備的實時定位系統(tǒng)設(shè)備會調(diào)用安裝在整個場景中的數(shù)個固定位置的藍(lán)牙接收器,這個設(shè)備一般被稱為定位器。定位器會連接到整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心,即集中在服務(wù)器上。將藍(lán)牙發(fā)射器放到需要跟蹤位置的物體上,發(fā)射器會以一定的周期向四周發(fā)送定位信號,定位系統(tǒng)會通過每次的信號來大致計算每一個發(fā)射器的位置。用戶可以通過訪問手機(jī)等應(yīng)用終端的應(yīng)用程序來查詢具體的藍(lán)牙定位信標(biāo),應(yīng)用程序可以通過即時接收到的信號質(zhì)量來推算出所查詢信標(biāo)的實時位置,并將其顯示出來。
相對其他室內(nèi)定位技術(shù),AOA、AOD定位的定位精度更加精確,并且采用藍(lán)牙無線通信模塊技術(shù),可以與用戶手機(jī)直接適配,使用更加靈活、方便,適合于室內(nèi)導(dǎo)航等應(yīng)用。
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藍(lán)牙模塊
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