在眾多定位技術(shù)中，藍(lán)牙定位的優(yōu)勢是“低成本+低功耗+高兼容性”，BLE（低功耗藍(lán)牙）是藍(lán)牙定位的核心，靠信號測量距離或測量方向加上多設(shè)備的協(xié)作和算法修正，從而實(shí)現(xiàn)粗略到高精度的定位，本文就藍(lán)牙定位技術(shù)原理從BLE信號到高精度定位的實(shí)現(xiàn)邏輯展開論述。

一、藍(lán)牙定位技術(shù)原理：高精度定位的核心

1. BLE信號

藍(lán)牙信標(biāo)持續(xù)廣播信號，定位端通過捕捉信號獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

2. 核心定位邏輯

一是測量距離，二是測量方向，信號是基礎(chǔ)，算法才是關(guān)鍵。

（1）測量距離

信號強(qiáng)度（RSSI）通過“信號衰減”估算距離，核心邏輯是BLE信號傳播時會隨著距離而逐漸衰減，距離越遠(yuǎn)的話，接收端收到的信號強(qiáng)度（RSSI值）就會越弱，RSSI 測距需要提前獲取發(fā)射端的發(fā)射功率，而且要在目標(biāo)場景中標(biāo)定 “發(fā)射功率 - 距離 - RSSI” 的對應(yīng)關(guān)系；飛行時間（ToF）通過“信號往返時間”測量距離，核心邏輯是利用信號在空間中傳播的速度，計算”信號從發(fā)射端到接收端再返回發(fā)射端“的往返時間，換算實(shí)際距離。

（2）測量方向

信號到達(dá)角（AoA）通過“天線陣列相位差”確定方向，核心邏輯是接收端部署多根天線組成的陣列，BLE信號到達(dá)不同天線的時間會存在微小的差異，導(dǎo)致信號相位不同，根據(jù)相位差可以反推信號來源的方向。（相位差：本質(zhì)是信號傳播的“時間差”轉(zhuǎn)化而來的物理量，相位差 = 信號到達(dá)不同天線的時間差 × 信號振動頻率）

（3）算法整合數(shù)據(jù)

將多個接收設(shè)備的距離/方向數(shù)據(jù)，用三角定位、指紋匹配等算法計算出具體位置。三角定位適合基站位置已知、能穩(wěn)定獲取距離或者方向數(shù)據(jù)的場景；指紋匹配算法需提前采集場景內(nèi)不同位置的信號特征建立數(shù)據(jù)庫，更適合遮擋多、多路徑干擾嚴(yán)重的室內(nèi)場景（如商場、地下停車場）。

二、藍(lán)牙定位技術(shù)原理：從粗略到高精度的實(shí)行步驟

1. 信號采集

藍(lán)牙信標(biāo)廣播ble信號，多個基站接收器同時接收信號的相關(guān)參數(shù)。

2. 數(shù)據(jù)預(yù)處理

過濾遮擋、多路徑傳播等情況對信號的干擾，修正原始數(shù)據(jù)的誤差。

3. 定位計算

近距離用RSSI粗略測量距離，中高精度用ToF/AoA提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，根據(jù)基站協(xié)作縮小定位的范圍。

4. 優(yōu)化結(jié)果

通過算法迭代修正數(shù)據(jù)，最終輸出厘米級或米級的位置信息。

三、藍(lán)牙定位技術(shù)原理：高精度的核心支撐

前文說過的飛行時間（ToF）和到達(dá)角（AoA）是藍(lán)牙定位技術(shù)實(shí)行高精度定位的核心，（其中到達(dá)角（AoA）依賴的是藍(lán)牙5.1以上的協(xié)議支持，藍(lán)牙5.1還引入AoD（出發(fā)角）的測量技術(shù)）。高精度定位的核心支撐除此之外還有多基站協(xié)同，基于距離測量的三角定位至少三個基站同時工作，通過三角定位法消除單點(diǎn)誤差；而 AoA/AoD 技術(shù)單基站就可以實(shí)現(xiàn)定位，在多基站協(xié)同的情況下還能進(jìn)一步提升精度、擴(kuò)大覆蓋范圍。

以上就是藍(lán)牙定位技術(shù)原理從BLE信號到高精度定位的實(shí)現(xiàn)邏輯，相信未來的精度還會進(jìn)一步提升，真正落實(shí)低成本和高精度的定位需求。

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審核編輯 黃宇