[问答]

如何增强蓝牙接收信号强度，实现精准定位？

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 1 蓝牙的接收信号强度指示器（RSSI）可用于估计距离已知固定点的距离，但这种威廉希尔官方网站对于诸如室内定位系统（IPS）和资产跟踪等应用来说通常不够精确。蓝牙规范的更新提供了更精确的前进路径。那么，如何增强蓝牙接收信号强度，实现精准定位？ 1
2019-9-18 14:41:04　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × chenbingjy 该类别下有 16 个回答。邀请回答西西该类别下有 3 个回答。邀请回答 lalajie 该类别下有 3 个回答。邀请回答 iwuwjgj 该类别下有 2 个回答。邀请回答 a2009428 该类别下有 2 个回答。邀请回答 h1654155957.9311 该类别下有 2 个回答。邀请回答 laisvl 该类别下有 2 个回答。邀请回答久醉不醒该类别下有 2 个回答。邀请回答 mxjuwer 该类别下有 2 个回答。邀请回答南风一号该类别下有 2 个回答。邀请回答随行者011011 该类别下有 2 个回答。邀请回答你又知道了该类别下有 2 个回答。邀请回答哔哔哔- 该类别下有 2 个回答。邀请回答 hlzxh 该类别下有 2 个回答。邀请回答 kangt 该类别下有 2 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 2 个回答。邀请回答 naugia 该类别下有 2 个回答。邀请回答牛牛爱吃草该类别下有 2 个回答。邀请回答 lq544 该类别下有 2 个回答。邀请回答小点zze 该类别下有 2 个回答。邀请回答举报张燕相关推荐 • 车载定位器室内精准定位方案 6668 • 请问怎么处理蓝牙模块接收信号的强度 6500 • 蓝牙定位测距 6025 • 蓝牙的三角定位是一个什么原理？ 171 • 蓝牙信号强度检测 8969 • 室内无线定位算法解析 1485 • 请问AD9364如何看接收器本振信号强度？ 3214 • 基于Wi-Fi的RFID定位系统探讨 1663 • 手机开机时，屏幕显示信号强度指示条的原理是什么 5698 • 欧盟无线产品标准EN300328 V1.9.1对WiFi和蓝牙的CCA要求 8544 2个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 射频测向威廉希尔官方网站基于RSSI的射频（RF）方向发现提供基于信号强度的距离近似。通过从不同点进行多个距离测量，可以实现更高的精度。RSSI的一个关键优势是每个设备只需要一个天线]第二种常见的测向威廉希尔官方网站称为到达时间（ToA），它是从单个发射器到远程单个接收器的无线电信号的传播时间。同样，该方法每个设备仅需要一个天线，但缺点是要求每个设备携带高度精确的同步时钟。ToA系统的位置精度可接近1米。随着蓝牙5.1规范的发布，蓝牙特别兴趣小组（SIG）选择支持基于AoA和AoD的第三种测向威廉希尔官方网站。使用AoA，接收设备跟踪单个物体的到达角度，而使用AoD，接收设备使用来自多个信标的角度及其位置计算自己在空间中的位置（图1）。图1：在AoA测向方法（左）中，资产将其位置广播（TX）到AoA定位器，该定位器测量信号的到达角度。利用AoD方法（右），信标在移动设备接收（RX）信标信号并计算位置时发送AoD信息。在每种情况下，接收设备需要计算能力来计算发射机的方向。（图片来源：Silicon Labs）决定将蓝牙5.1中的测向功能纳入其中，部分原因在于一些已经为蓝牙低功耗（BLE）产品提供专有AoA和AoD解决方案的企业的影响力。蓝牙5.1使开发人员可以更容易地利用RF方向发现，包括更新核心规范，以便更容易从BLE数据包中提取“IQ”信号数据（同相和正交相位信息）。这反过来又使开发人员更容易实现位置服务应用程序。例如，AoA方法适用于跟踪发送BLE收发器。使用单个天线，收发器发送由多天线“定位器”接收的启用方向发现的分组。定位器从信号包中采样IQ数据，同时在阵列中的每个有源天线之间切换; 通过这样做，它检测由于从阵列中的每个天线到单个发射天线的距离的差异而导致的信号的相位差。然后定位引擎使用相位差信息来确定接收信号的角度，从而确定发射器的方向（图2）。图2：如果已知每个天线处的信号相位（θ），波长（λ）和相邻天线之间的距离（d），则可以计算无线电信号的到达角。（图片来源：Bluetooth SIG）通过组合来自两个或多个定位器的计算信号方向，可以精确定位发射器（图3）。图3：通过计算两个固定定位器处的信号AoA，可以计算三维传输资产的位置。如果已知定位器的绝对坐标，则还可以计算发送资产的绝对坐标。（图片来源：Silicon]AoD方法的情况正好相反。在这种情况下，具有天线阵列的设备通过其每个天线发送信号。当来自阵列中的天线的每个信号包到达接收器的单个天线时，由于它从发射器传播的距离不同，它与前一个信号相移（图4）。图4：使用AoD方法，当来自阵列中的天线的每个信号包到达接收器的单个天线时，由于它从发射器传播的距离不同，它与前一信号相移。（图片来源：Bluetooth SIG）接收设备的天线从信号包中获取IQ样本并将它们转发到定位引擎，然后定位引擎使用该数据来确定接收信号的角度，从而确定发射机的方向。该系统适用于室内导航等应用，其中发射器是固定参考点，接收器例如是消费者的智能手机。

2019-9-18 14:41:51 评论举报李刚

答案对人有帮助，有参考价值 0 蓝牙5.1要求改变RF软件协议（或“堆栈”），并且取决于芯片制造商，一些硬件（无线电）增强。首先，修订后的协议为用于测向的任何蓝牙数据包添加了连续音调扩展（CTE）。（数据包未经修改，因此可用于标准BLE通信。） CTE是在蓝牙载波频率上发送的纯（即，未调制）音调加上250千赫兹（kHz）（当使用BLE的更高吞吐量模式时有时加500 kHz），持续16到160微秒（μs）。该音调包括一个“未白化”的'1'序列，其传输时间足够长，以便接收器能够提取IQ数据而不会产生调制的破坏性影响。由于最后传输CTE信号，因此数据包的循环冗余校验（CRC）不受影响。规范的第二个重要补充使开发人员更容易配置协议以执行IQ采样。该配置包括设置采样定时和天线切换，这对于位置估计的精度是至关重要的。虽然可以采用各种IQ采样定时配置，但是通常在每个天线的参考周期内每1或2μs记录一个IQ样本，并且结果记录在BLE SoC的随机存取存储器（RAM）中。接收信号的相位如何随着阵列中不同天线的采样而变化（图5）。[1] 图5：来自单个发射器的信号在到达距离源不同距离的天线时呈现不同的相位。（图片来源：Bluetooth SIG）记录IQ样本只是构建位置服务应用程序的第一步。为了完成任务，开发人员必须为应用中使用的定位器和信标设计或选择最佳天线阵列，并掌握执行测向计算所需的复杂算法。计算信号方向用于测向的天线阵列通常分为三种阵列类型：均匀线性阵列（ULA），均匀矩形阵列（URA）和均匀圆形阵列（UCA）。顾名思义，线性阵列是一维的，而矩形和圆形阵列是二维的。ULA最容易设计和实施，但其缺点来自于只能通过假设被跟踪设备在同一平面内持续移动来计算方位角。如果不是这样，那么精度会受到影响。URA和UCA可以可靠地测量方位角和仰角（图6）。图6：AoA和AoD测向威廉希尔官方网站需要天线阵列，其常见形式包括线性，矩形和圆形。虽然每种类型的阵列都可以获得有关高程和方位角的信息，但矩形和圆形类型可提供更可靠的方位角数据。（图片来源：Silicon]设计用于测向的天线阵列并非易事。例如，当天线放置在阵列中时，它们通过相互耦合破坏彼此的响应。为了解释这种影响，估计算法通常需要预定义的阵列响应。例如，一种流行的商业算法在数学上假设该阵列由两个相同的子阵列形成。幸运的是，对于缺乏天线专业知识的人来说，可以使用具有特定特性的商用天线阵列产品。有效的天线阵列将确保收集准确的IQ样本。但原始数据不足以确定信号方向;]由于RF方向发现不是一门新兴学科，因此有几种已建立的数学威廉希尔官方网站可用于根据实际应用中获得的IQ样本估算到达角。问题定义 - 即，估计到达接收阵列的发射（窄带）信号的到达角（离开角的计算类似）是简单的; 解决它的数学要求不那么重要。在基本术语中，给定阵列中每个天线的IQ样本的数据集，商业算法首先基于以下公式计算数据向量“x”（并假设信号是相移和缩放的正弦（窄带）信号）] 公式1 其中“a”是天线阵列的数学模型（“导向矢量”）， “s”是输入信号，“n”是噪声项。然后使用X生成IQ样本协方差矩阵“R] 公式2 然后将该样本协方差矩阵用作主估计算法的输入。用于频率估计和无线电测向的最流行且经过验证的算法之一是多重信号分类（MUSIC）。在技术术语中，MUSIC使用协方差矩阵的特征向量分解和特征值来基于信号和噪声子空间的属性来估计AoA。使用的公式是： ]其中“A”是包含特征值的对角矩阵，“V”是包含相应特征向量的矩阵。一旦V被隔离，它就可以用于生成伪谱的公式中，其中峰值出现在接收信号的到达角处（公式4）：公式4 并且得到的光谱采用所示的形式，峰值出现在发射信号到达的方向上（图7）。[2] 图7：MUSIC算法使用IQ样本生成功率伪谱，其中峰值标识发送设备的位置。该示例示出了2-D伪谱，其中发射装置位于50度方位角和45度仰角。（图片来源：Silicon Labs）运行测向算法是计算密集型的，需要大量的RAM和闪存容量。具有适当资源的商用蓝牙5.1产品已经上市。例如，Dialog Semiconductor为位置服务应用提供DA14691蓝牙5 LE SoC。该芯片是由一个供电臂®皮质® -M33微处理器和包括512个字节的RAM。Silicon Labs为其EFR32BG13 BLE SoC 发布了蓝牙5.1堆栈; 该芯片采用Arm Cortex-M4微处理器，具有64 KB RAM和512 KB闪存。 Nordic]本文的第2部分介绍了如何使用基于这些SoC和堆栈的开发平台（以及包括天线阵列，配套微处理器和相关内存以及“位置引擎”固件在内的其他组件）来实现资产跟踪和实际位置服务应用。

2019-9-18 14:43:27 评论举报李桂英