藍(lán)牙信標(biāo)以定成本、低功耗、容易安裝等優(yōu)勢(shì)適用于室內(nèi)多場(chǎng)景，本文就藍(lán)牙信標(biāo)人員定位系統(tǒng)，從技術(shù)原理、架構(gòu)設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)方案展開詳解的論述。

一、藍(lán)牙信標(biāo)人員定位系統(tǒng)的技術(shù)原理

核心技術(shù)原理：信號(hào)感知-距離推算-位置解算

1.信號(hào)感知

系統(tǒng)依賴BLE4.0以上的協(xié)議，藍(lán)牙信標(biāo)周期廣播包含唯一標(biāo)識(shí)（UUID/MAC）、發(fā)射功率（TxPower）等基礎(chǔ)信息的數(shù)據(jù)包，定位終端接收信號(hào)后，根據(jù)數(shù)據(jù)包中的關(guān)鍵信息完成后續(xù)定位計(jì)算，BLE協(xié)議能確保低耗能和短距離通信的穩(wěn)定性。

2. 距離推算

信號(hào)強(qiáng)度（RSSI）隨著傳播距離而衰減，終端通過接收信標(biāo)的RSSI值，結(jié)合信標(biāo)預(yù)設(shè)的發(fā)射功率，反推出到每個(gè)信標(biāo)的直線距離，實(shí)際過程中會(huì)校準(zhǔn)不良環(huán)境對(duì)信號(hào)的干擾，降低誤差。

3. 位置解算

（1）三邊定位法

終端同時(shí)接收3個(gè)以上信標(biāo)的信號(hào)，取得與每個(gè)信標(biāo)的距離信息，通過幾何三邊測(cè)量原理計(jì)算出終端的二維坐標(biāo)，適用于定位精度較高的信標(biāo)部署均勻、無遮擋的場(chǎng)景。

（2）指紋定位法

首先要采集場(chǎng)景內(nèi)每個(gè)位置的RSSI特征，構(gòu)建指紋庫(kù)，定位時(shí)將終端采集的RSSI數(shù)據(jù)與指紋庫(kù)里的匹配，確定最接近的位置，精度一般，適用于車間、醫(yī)院等有復(fù)雜遮擋的場(chǎng)景。

（3）鄰近定位法

直接用信號(hào)最強(qiáng)的信標(biāo)位置作為終端近似位置，精度較低，適用于區(qū)域監(jiān)控等對(duì)精度要求不高的場(chǎng)景。

二、藍(lán)牙信標(biāo)人員定位系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

四層核心架構(gòu)設(shè)計(jì)：信標(biāo)發(fā)射-終端接收-數(shù)據(jù)傳輸-平臺(tái)處理

1.信標(biāo)發(fā)射

把低功耗藍(lán)牙信標(biāo)安裝在需要定位的區(qū)域內(nèi)，采用粘貼、懸掛等安裝方式，部署簡(jiǎn)單高效，藍(lán)牙信標(biāo)單向廣播自身ID和BLE信號(hào)。

2.終端接收

給需要定位的人員分配定位終端設(shè)備（人員工牌、定位手環(huán)等）。終端設(shè)備被動(dòng)接收藍(lán)牙信標(biāo)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度（RSSI），最后終端設(shè)備對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并完成基礎(chǔ)計(jì)算——將藍(lán)牙信標(biāo)發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度（RSSI）值轉(zhuǎn)化為距離估算值。

3. 數(shù)據(jù)傳輸

定位終端將初步處理好的數(shù)據(jù)傳輸至藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)，藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)通過POE網(wǎng)線傳輸?shù)椒?wù)器。

4. 平臺(tái)處理

自研算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解算并結(jié)合卡爾曼濾波降低噪聲對(duì)信號(hào)干擾，最終精準(zhǔn)算出人員的實(shí)時(shí)位置，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到云端/本地，進(jìn)行處理后實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景的可視化管理，并在系統(tǒng)后臺(tái)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。

三、藍(lán)牙信標(biāo)人員定位系統(tǒng)的架構(gòu)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)****要點(diǎn)

1. 信標(biāo)部署策略

正常6-8米左右部署一個(gè)，空間高度3米以內(nèi)最優(yōu)，最高不要超過6米，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整，如空曠區(qū)域按 6-8 米三角網(wǎng)格部署；狹長(zhǎng)走廊縮至 4-6 米單列部署；高度超 3 米時(shí)需增加密度或提升發(fā)射功率補(bǔ)償衰減。

2. 定位算法選擇

近距離高精度場(chǎng)景用三邊定位法，多遮擋的復(fù)雜環(huán)境用指紋定位，降低環(huán)境干擾對(duì)精度的影響。

3. 功耗與穩(wěn)定性

一般情況下，信標(biāo)采用鋰亞電池供電續(xù)航3年。

4. 擴(kuò)展設(shè)計(jì)

架構(gòu)可以預(yù)留接口，可以接入視頻監(jiān)控人員考勤等系統(tǒng)，適配不同場(chǎng)景的個(gè)性化需求。

希望本篇對(duì)大家有所幫助，由于篇幅原因，藍(lán)牙信標(biāo)人員定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案將放在下篇，感興趣的可以關(guān)注一波~

審核編輯 黃宇