近些年室內(nèi)定位被炒得非?；?，提供更低成本、更高精度、更容易普及的室內(nèi)定位技術(shù)一直是室內(nèi)定位領(lǐng)域研究的終極目標(biāo)?；谑覂?nèi)定位領(lǐng)域出現(xiàn)的定位技術(shù)也很多，有很多人嘗試使用藍(lán)牙定位方式做室內(nèi)高精度應(yīng)用，是否可行，本文我們就來分析下！ 
  藍(lán)牙是如何在室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行定位呢？ 
  其具體定位原理是基于RSSI信號強(qiáng)度定位，首先在區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)藍(lán)牙信標(biāo)，由 Beacon發(fā)射信號，藍(lán)牙設(shè)備接收信號并反饋，當(dāng)設(shè)備進(jìn)入范圍內(nèi)時，估算系統(tǒng)中各藍(lán)牙設(shè)備之間的距離。通過這種技術(shù)，定位系統(tǒng)在確定特定設(shè)備的位置時，精確度可達(dá)到米級。 

1.不能走遠(yuǎn)了-信號強(qiáng)度衰落與距離之間的微妙關(guān)系 
  根據(jù)RSSI信號強(qiáng)度，藍(lán)牙接收端距離發(fā)射端的距離越近，信號強(qiáng)度越強(qiáng)，反之，信號強(qiáng)度越弱。就像對于一個確定光度的光源來說，我們離光源越近，越亮，反之，距離越遠(yuǎn)亮度就越暗。 
  藍(lán)牙定位就是通過兩個藍(lán)牙設(shè)備之間的距離與接收信號強(qiáng)度指示（接受功率）之間的關(guān)系，再通過三角定位原理進(jìn)行定位。 
  上圖所示，接收功率與距離關(guān)系圖，標(biāo)簽接收周圍信標(biāo)的通信包的信號，測量信號強(qiáng)度，在已知發(fā)送端信號信標(biāo)強(qiáng)度的情況下，可以通過上述理論曲線直接計(jì)算出標(biāo)簽到信標(biāo)的距離。再通過多點(diǎn)定位的方式計(jì)算出標(biāo)簽位置。 
  通過信號強(qiáng)度的變換即可找出信號強(qiáng)度與距離發(fā)射端之間的關(guān)系。 
  我們通過上圖可以看到，在距離超過3m后，隨著距離的變化，信號強(qiáng)度變化會很緩慢。從圖示可以得出距離在變化約4m對應(yīng)的功率變化不到5個db，距離越遠(yuǎn)，情況會越惡化。然而禍不單行，一般芯片級接收機(jī)測量信號強(qiáng)度精度是在±3db左右，就會帶來4m左右的定位精度誤差。 
  就像是小孩子在公園玩耍，近處時我們可以準(zhǔn)確描述出其在一個公共廁所旁，但是如果小孩子跑遠(yuǎn)了，只能遠(yuǎn)遠(yuǎn)看到一個小小的背影，也就沒辦法準(zhǔn)確描述出孩子所處位置了。因此我們會聽到家長對小朋友說：你不能走遠(yuǎn)了！ 
  也就是說短距離時藍(lán)牙定位還能滿足基本需求，但是距離遠(yuǎn)了，由于信號衰落，也就沒辦法要求高精度了。 
  如何解決？以多取勝！ 
  上述我們說到了RSSI信號強(qiáng)度定位原理，得出距離越遠(yuǎn)，定位精度也會隨之下降，那么為了實(shí)現(xiàn)高精度定位，只能將藍(lán)牙設(shè)備的部署密度增大，在實(shí)際應(yīng)用中一般3-6m部署一個基站，能夠保證有3-5m的定位精度。但是凡事都有利弊，小場景還好，但是大場景就會存在節(jié)點(diǎn)較多的問題，對于布展施工、后期維護(hù)都增加了一定的難度。 

2.如何應(yīng)對無線信道的以下挑戰(zhàn)：多徑效應(yīng)及瑞利衰落 
  同時，我們還是從這張圖可以看到，距離超過1m時，實(shí)際接收的功率由于瑞利衰落造成的影響，波動會比較大，這也會對測量精度造成影響。 
  什么是瑞利衰落？ 
  在無線通信信道中，由于信號進(jìn)行多徑傳播達(dá)到接收點(diǎn)處的場強(qiáng)來自不同傳播的路徑，各條路徑延時時間是不同造成了相位偏移，而各個方向分量波的疊加，又產(chǎn)生了駐波場強(qiáng)，從而形成信號快速衰落或增強(qiáng)稱為瑞利衰落。瑞利衰落屬于小尺度的衰落效應(yīng)，距離變化可能10-20厘米，信號強(qiáng)度就會發(fā)生很大的變化，它總是疊加于如陰影、衰減等大尺度衰落效應(yīng)上。 
  是什么造成了瑞利衰落？ 
  在大話系列第一章節(jié)中，我們講了什么是多徑效應(yīng)，也就是由于室內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性導(dǎo)致無線信號發(fā)生直射、反射、折射等現(xiàn)象而引起的無線信號通過不同路徑到達(dá)無線信號接收點(diǎn)的情形。多徑效應(yīng)會引起空間選擇性衰落，即不同的地點(diǎn)、不同的傳輸路徑衰落特性不一樣。 
  由于各種地形、地物、移動體引起的多徑傳播信號在接收點(diǎn)相疊加，由于接收的多徑信號的相位不同、頻率、幅度也有所變化，導(dǎo)致疊加以后的信號幅度波動劇烈。 
   在股市下降過程中，股價的分時瞬時值變化劇烈。上面提到的接收信號場強(qiáng)值的瞬時快速起伏、快速變化的現(xiàn)象也稱為快衰落。 
  綜上，由于瑞利衰落的影響，信號的劇烈波動，導(dǎo)致功率也是時強(qiáng)時弱，定位精度的誤差也就時大時小。   從根本來講，多徑是因?yàn)榄h(huán)境的復(fù)雜，那么是不是在空曠的環(huán)境下，受多徑效應(yīng)及銳利衰落影響就會小很多呢！ 

3. 對不起，你擋住我信號了-遮擋物使得信號進(jìn)一步衰減 

  

還是從《接受功率與距離的關(guān)系曲線》一圖來看，該曲線的前提在自由空間傳播的情況，但是在藍(lán)牙定位技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，信號會被人體或環(huán)境中障礙物遮擋，造成信道發(fā)生變化，信號進(jìn)一步衰減，從而導(dǎo)致定位精度一定程度降低。 

  因此，在藍(lán)牙實(shí)際應(yīng)用場景中，如果是環(huán)境空曠無遮擋的環(huán)境，藍(lán)牙定位技術(shù)的威力能得到最大程度的發(fā)揮。 
  小結(jié)： 
  藍(lán)牙定位精度受接收端與發(fā)射點(diǎn)之間的距離、環(huán)境遮擋物、節(jié)點(diǎn)的密度以及布設(shè)位置等因素影響，目前業(yè)界使用藍(lán)牙定位的精度可以達(dá)到3-5米左右。 

4.功耗貴如黃金，吾等自應(yīng)珍惜-談?wù)勊{(lán)牙設(shè)備續(xù)航問題！ 
  按上述藍(lán)牙的工作方式，定位標(biāo)簽需要接受到附近幾個信標(biāo)的的信號，才能進(jìn)行定位，同時信標(biāo)之間是隨機(jī)向空間發(fā)送電磁波，標(biāo)簽并并不知道信標(biāo)什么時候發(fā)送，所以需要一直開啟接收機(jī)進(jìn)行接收，導(dǎo)致標(biāo)簽的功耗相對來說比較高，續(xù)航時間短。 
  例如作為一名合格的銷售，時刻準(zhǔn)備著位客戶答疑解惑，但是并不知道哪個客戶會在什么時間聯(lián)系我們，為了能在第一時間位客戶服務(wù)，因此我們需要保持手機(jī)時刻開機(jī)、微信在線的狀態(tài)，由于業(yè)務(wù)的繁忙，我們的移動通訊設(shè)備必須經(jīng)常充電。 
  在藍(lán)牙定位的實(shí)際應(yīng)用中，一個胸牌大小的定位標(biāo)簽，藍(lán)牙1Hz定一次位的續(xù)航時間是在5天左右。 
  綜上： 
  考慮到布設(shè)的規(guī)模、定位的精度、發(fā)射功率帶來的功耗問題等。藍(lán)牙定位并不能勝任更多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的高精度定位需求。它更適合用來告訴你：hello，我來了!而不是告訴你，我在哪里? 
  值得一提的是，最新藍(lán)牙5.1的發(fā)布，帶來了全新的尋向功能，其關(guān)鍵技術(shù)為：多天線測向。 
  新技術(shù)值得去研究，但是藍(lán)牙多天線技術(shù)無疑會增加藍(lán)牙基站的復(fù)雜度和硬件成本。并且在現(xiàn)在復(fù)雜的2.4GHz頻段下、在復(fù)雜的室內(nèi)多徑干擾下，能不能達(dá)到理論的厘米級的精度，還有待考驗(yàn)。 
  期待藍(lán)牙5.1新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可以提供厘米級的定位精度，給了室內(nèi)定位提供了一種更為可靠的技術(shù)方案。