隨著低功耗藍(lán)牙(BLE)技術(shù)的不斷發(fā)展,藍(lán)牙定位的測(cè)距算法也越來越多,比如RSSI(接收信號(hào)強(qiáng)度指示)、AoA(到達(dá)角)、AoD(出發(fā)角)、ToA (到達(dá)時(shí)間)、TDoA(到達(dá)時(shí)間差)、ToF(飛行時(shí)間)等。不同測(cè)距算法的實(shí)現(xiàn)難度、功耗及精度不一樣,大家可以根據(jù)自己的預(yù)算及精度要求選擇相應(yīng)的測(cè)距算法。在眾多測(cè)距算法中,RSSI是最具性價(jià)比的,其具有功耗低、成本低、使用簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。本文將介紹RSSI定位系統(tǒng)的原理。
RSSI是Received Signal Strength Indication的簡(jiǎn)稱,是接收的信號(hào)強(qiáng)度指示,無線發(fā)送層的可選部分,用來判定連接質(zhì)量以及是否增大廣播發(fā)送強(qiáng)度。通過接收到的信號(hào)強(qiáng)弱測(cè)定信號(hào)點(diǎn)與接收點(diǎn)的距離,進(jìn)而根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行定位計(jì)算的一種定位技術(shù)。 藍(lán)牙RSSI定位是指基于藍(lán)牙4.0以上協(xié)議,利用藍(lán)牙RSSI信號(hào)衰減與距離之間的相關(guān)性關(guān)系來計(jì)算出藍(lán)牙終端所在位置的一種定位方式。在實(shí)際應(yīng)用過程中,發(fā)射端通常為藍(lán)牙信標(biāo),接收端通常為智能手機(jī)。
藍(lán)牙設(shè)備在廣播中,信號(hào)接收端離發(fā)射端越遠(yuǎn),接收到的RSSI場(chǎng)強(qiáng)值就越弱;信號(hào)接收端離發(fā)射端越近,接收到的RSSI場(chǎng)強(qiáng)值就越強(qiáng)。接收端收到的無線信號(hào)dBm一般都是負(fù)值,信號(hào)值越大代表信號(hào)越強(qiáng),RSSI信號(hào)范圍在0~-100之間,0是理想情況,在實(shí)際應(yīng)用中并不存在。
根據(jù)不同的應(yīng)用要求,藍(lán)牙定位一般可分為存在性檢測(cè)定位和三角精準(zhǔn)定位。存在性定位通常應(yīng)用于巡更考勤,一個(gè)發(fā)射端和一個(gè)接收端即可完成應(yīng)用,即可證明存在于某個(gè)區(qū)域,應(yīng)用原理簡(jiǎn)單;接下來重點(diǎn)介紹下RSSI三角定位原理。
三角定位原理:發(fā)射端的位置是固定的,比如一個(gè)區(qū)域有3個(gè) 發(fā)射端,也即鋪設(shè)了三個(gè)藍(lán)牙信標(biāo),BS1(x1,y1),BS2(x2,y2)以及BS3(x3,y3)。
如圖:E點(diǎn)接收 BS1、BS2、BS3發(fā)出的信號(hào),獲取到不同點(diǎn)位的RSSI,三角定位算法通過已知的三個(gè)坐標(biāo)反推出E點(diǎn)的坐標(biāo)。
三個(gè)發(fā)射端(BS1,BS2,BS3)的坐標(biāo)是固定的,利用三點(diǎn)定位原理即可近似計(jì)算出接收端所在的位置,也即發(fā)射端信號(hào)向外360度擴(kuò)散形成球面的交點(diǎn),進(jìn)而計(jì)算出E(x,y)所在的位置;
在實(shí)際應(yīng)用中算法可不只如此簡(jiǎn)單,還要考慮到不同環(huán)境的不同衰減因子,以及利用濾波算法過濾信號(hào)的干擾,讓定位點(diǎn)更加平穩(wěn)。在有些定位算法中,還會(huì)加入慣導(dǎo)算法。即便如此,利用藍(lán)牙RSSI場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算出的位置仍是近似位置。