藍(lán)牙信標(biāo)RSSI定位原理

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。