蓝牙定位原理及精度实测

蓝牙信标定位的原理主要是利用蓝牙信号的强度和接收信号的角度等信息来确定设备的位置。

一、基于信号强度的定位（RSSI）

1. 信号强度与距离的关系

• 蓝牙信标会不断广播信号，接收设备（如手机、平板电脑等）接收到信号后，可以测量信号的强度，通常用接收信号强度指示（RSSI）来表示。

• 一般来说，信号强度会随着距离的增加而减弱。根据特定的信号传播模型，可以建立信号强度与距离之间的关系。

2. 定位计算

• 接收设备通过测量多个蓝牙信标的 RSSI 值，可以得到一组距离信息。

• 利用三边测量法或极大似然估计等算法，结合已知的蓝牙信标位置，计算出接收设备的位置坐标。

二、基于接收信号角度的定位（AOA）

1. 角度测量

• 一些蓝牙信标和接收设备可以通过天线阵列来测量接收信号的角度。

• 当接收设备接收到蓝牙信标发出的信号时，通过分析信号到达不同天线的时间差或相位差，可以确定信号的入射角度。

2. 定位计算

• 接收设备测量到多个蓝牙信标的角度信息后，可以通过三角测量法确定自己的位置。

• 即根据已知的蓝牙信标位置和测量到的角度，画出多条射线，这些射线的交点就是接收设备的位置。

• 另外一种工业仓储等领域常用的UWB定位技术也是基于方位角计算的定位技术，以及最新的5G技术也是基于直线信号的方位角原理进行定位。

三、混合定位方法

为了提高定位精度，通常会结合多种定位方法。例如：

1. RSSI 和 AOA 结合：同时利用信号强度和角度信息进行定位计算，可以提高定位的准确性和可靠性。

2. 与其他定位技术结合：如与惯性导航、Wi-Fi 定位等技术相结合，利用多种定位源的优势，提高整体定位性能。

总的来说，蓝牙信标定位通过测量蓝牙信号的相关参数，并结合特定的算法和已知的信标位置信息，来确定接收设备的位置。这种定位方式具有成本低、部署方便、适用于室内环境等优点，在楼宇、博物馆、机场等场所得到了广泛应用。

四、RSSI定位方法实测

方位角定位要用特定的设备组合，而RSSI原理用普通手机即可实现，非常适合开放环境使用，应用于室内、医院和园区的场景用手机微信扫码即可快速进入。

然后实际应用中的技术细节问题仍是比较困扰的，如：

1、信号波动：是指信号在传输过程中其强度、频率、相位等特性出现不稳定的随机性的变化，这里有环境变化因素、设备元器件等因素、环境造成的多径传播等复杂因素。

2、滤波延时：是指在信号经过滤波处理时所产生的时间延迟。物理信号在使用中都要经过滤波，效率较高的平均式、累积式滤波都会有同等的延时出现。而在实际导航中的延时须控制在2-3秒内，否则体验就受影响了。

百宝图室内外导航系统，在长期的项目实践中对此问题有了相对成熟的提升算法，下面我们看下效果如何。

以下是经过滤波及三点定位算法计算出来的位置图：图一

（上图可以看出较明显的随机性，位置的不确定性问题）

以下是经过自研位置重定义算法的位置图：图二

（在图一的位置数据进行二次重定义后的位置有了较规律的行走路径）

以下是前后两者的合成图：图三

（两图叠加后算法升级效果就非常明显了）

百宝图导航在实际应用中再叠加陀螺仪惯性数据、路线约束等算法，在应用场景中使用更顺畅。