蓝牙AoA/AoD介绍

AOA(达到角)

发射端：

● 简单信标

● 单天线

● 数据包为cte广播数据

接收端：

● 阵列天线和RF开关

● 经过CTE广播信号获得IQ结果算法

AOD(出发角)

发射端：

● 简易信标

● 天线整列和RF开关

● CTE广播信号

接收端：

● 扫描

● 单个天线

● 经过CTE广播信号获得IQ结果算法

AOA定位：蓝牙接收器拥有数个天线，发射信号在每个接收天线有接收时差，从而计算出相位差。

AOD定位：蓝牙定位信标通过天线阵列发出信号，而接收设备通过单根天线接收信号，通过解码接收信号计算出信号的发送方向。

AoA/AoD是新兴技术，可用于资产追踪以及室内定位和寻路。这些相位基础的寻向系统，需要天线数组、RF开关来运行估计算法。设计适合的天线数组和角度估计算法，对RTLS系统至关重要。

蓝牙AOA/AOD不顾及强度，只测量信号来波方向，不受强度影响，不受电池影响，不受天线方向影响，通过角度确定唯 一位置，通过多个角度获得更准确的绝 对位置，是蓝牙标准规范下的新的定位技术手段。

两组天线即可测量到一个到达角度，两个到达角度即可确定设备A位置。

无线电波以300,000km/s的光速传播。采用大约2.4GHz频率时，相应波长约0.125m。大多数估计算法中，两个相邻天线之间的zui大距离是半波长。

蓝牙AOA和AOD的优势：

没有干扰，或者在纯空旷环境中，蓝牙AOA定位精度可以达到0.1厘米，也就是毫米级别，因为蓝牙信号的非视距传播和多径效应依然存在，所以一旦离开视距范围，或者环境干扰增加，精度急剧下降。

使用注意事项：

● 以基站为中心可以覆盖30平米的范围，我们称之为高精度区，也就是半径3米左右，超出3米后是低精度区，精度在1-3米。

● 一般而言，基站高度的1.2倍，也即1.2H为基站的覆盖半径范围内，定位精度可达30~50厘米。大于1.2H范围小余1.5H范围内，定位精度可达50~70厘米。

● 基站的高度zui高不易超过10米，也即单个蓝牙AOA基站的覆盖半径为12~15米。

UWB，Wifi，BLE信标和BLE AoA几种方式比较：

UWB精度在0.1-1米范围，Wifi，BLE信标误差范围较大在5-20m范围，Quuppa作为第 一家商用BLE AoA定位服务公司，可以精度范围在0.1-1m范围。

天线阵列的布置方式多种多样，一为定位，二为极大化减少接收机部署的个数，常见天线整列部署如下所示。

● Quuppa接收机拆机天线阵列

AoA设计挑战

● 信号反射干扰

在理想情况下，空旷距离，无其他信号干扰，现实使用场景中RX接收机会接收到自己或者其他aoa becaon信号反射信号，该信号同样携带CTE扩展数据包，但是属于噪声信号需要消除。

● 开关时间补偿

一个RF内核控制多路RF天线，除信号在空气介质传输的时间，RF开关切换时间需要考虑在内加以补偿。

● 角度值误差

测量必有误差，该误差范围通常在3%-5%，需要靠算法降低误差。

关于AOA/AOD常见问题：

● 蓝牙AOA基站的覆盖范围是多少？定位精度zui高能达到多少？

蓝牙AOA基站单基站的覆盖范围和部署高度息息相关，定位覆盖范围为部署高度的1.5倍。比如蓝牙AOA基站部署在5米高的地方，其覆盖半径为6米~7.5米。

● 蓝牙AOA定位频率zui快是多少？

可做到1秒10次，也就是定位终端没100ms需广播一次蓝牙数据。

● 蓝牙AOA定位容易受周围环境的影响吗？

蓝牙AOA采用到达角度定位算法，相较于蓝牙RSSI定位算法，不易受周围的环境干扰。但是在金属、玻璃较多的周围环境中，容易发生多径反射，导致定位出现偏差

● 蓝牙AOA基站的部署必须水平放置部署吗？

部署蓝牙AOA基站时可以与水平方面存在一定程度的夹角，夹角不能超过45度。但是如果基站与水平地图有角度的话，对于算法计算是有挑战的，建议基站安装时与地面保持水平安装。

● 蓝牙AOA定位于UWB相比有哪些优势？

蓝牙5.1的AOA定位能够做到与UWB定位一样的定位精度，也即30厘米的定位精度；蓝牙AOA一个基站即可做到厘米级定位，UWB若做到厘米级定位，基站必须四个一组。在房间较多的环境中，比如养老院、监狱、看守所，蓝牙AOA定位用的基站更少，更有优势，并且采用蓝牙芯片的定位终端价格比UWB定位终端便宜不少。

蓝牙AOA局限性：

● 定位基站覆盖的面积较小，一般为高度的1.5H；

● 基站覆盖的面积是圆形，在空间中覆盖的区域是圆锥形。

● 蓝牙信号不能抵抗多径效应，多径效应会造成定位结果抖动，精度下降。

● 蓝牙2.4GHz频率较易受干扰。办公室内的WIFI、蓝牙、无线鼠标等设备都可能对定位产生影响。