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隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)的發(fā)展,以低成本、低能耗、低復雜性、高靈敏度為顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù):RFID、藍牙、WiFi,還有被蘋(píng)果帶熱的UWB,它們滿(mǎn)足了用戶(hù)對無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品的強烈追求,尤其是能實(shí)現智能控制和無(wú)線(xiàn)感應等方便實(shí)用的功能。
其中一個(gè)就是測距應用,參與測距的藍牙設備具有功耗小、連接速度快的特點(diǎn)。在實(shí)現精準測距的基礎上,相比傳統的UWB/RFID 方案,藍牙測距僅是傳統方案的幾分之一甚至十分之一。 相比Wi-Fi定位,藍牙受周?chē)h(huán)境的干擾較小,再加上藍牙功耗極低,使用普遍等特點(diǎn),使得藍牙測距技術(shù)成為室內定位技術(shù)中應用最為普遍的技術(shù)。
藍牙測距的原理和細節
藍牙測距原理實(shí)際就是通過(guò)接收信號強度指示(Received Signal Strength Indication, RSSI)來(lái)判斷距離,基于藍牙主動(dòng)廣播方式,理想情況下可以實(shí)現1~3米的定位誤差。
實(shí)際環(huán)境中,無(wú)線(xiàn)信號的傳播存在一定的規律,即隨著(zhù)接收節點(diǎn)與藍牙節點(diǎn)之間距離的增大,其接收的信號強度呈對數函數的形式衰減。在實(shí)際測距情況下,受多路徑、非視距等因素的影響,使接收到的RSSI值存在很大的波動(dòng)性,導致偏離真實(shí)值。因此,在代入公式計算前需要對數據進(jìn)行濾波處理,來(lái)提高RSSI測距精度。針對原始數據的波動(dòng)現象,分別采用均值濾波、高斯濾波以及中值濾波與高斯濾波混合的數據處理方法處理原始數據,就會(huì )得到最終穩定、平滑的RSSI值。因此,RSSI穩定度直接取決于測距精度的高低。
藍牙測距的應用領(lǐng)域
藍牙測距技術(shù)應用的領(lǐng)域和產(chǎn)品非常多,低功耗藍牙發(fā)布之后,就有廠(chǎng)家推出防丟器產(chǎn)品,再就是藍牙信標Beacon,室內定位。隨著(zhù)汽車(chē)智能化越來(lái)越流行,藍牙測距技術(shù)進(jìn)入了新能源汽車(chē)領(lǐng)域,使用藍牙的汽車(chē)無(wú)鑰匙進(jìn)入系統已汽車(chē)成為標配,還有更多實(shí)用的應用正在推出,例如智能充電樁,無(wú)接觸門(mén)鎖、燈光、電梯、門(mén)窗控制應用。
藍牙測距解決方案
目前智漢科技已有客戶(hù)使用藍牙測距技術(shù)的產(chǎn)品正在推出,智漢科技的藍牙測距解決方案是基于低功耗藍牙模塊做核心器件(推薦RC6621A模塊),通過(guò)它的廣播模式實(shí)現,目前僅低功耗藍牙模塊支持廣播模式,而且此模塊功耗非常低,支持頻繁通斷和快速連接。低功耗藍牙模塊實(shí)現測距,普遍是通過(guò)RSSI實(shí)現,在模塊廣播模式下,另一個(gè)藍牙設備,比如智能手機連接該藍牙模塊,根據信號的強度,通過(guò)數學(xué)關(guān)系計算得出這兩臺藍牙之間的距離遠近,從而實(shí)現把信號強弱轉化為距離的測算。
藍牙測距技術(shù),分為模塊與智能終端測距和模塊與模塊之間測距。以下為兩種測距原理:
1.檢測智能手機與模塊的距離,這個(gè)就需要做成HID(Human Interface Device),連接過(guò)的設備會(huì )自動(dòng)重連,這個(gè)自動(dòng)重連后藍牙模塊可以獲取通信RSSI(信號強度),通過(guò)RSSI值判斷距離;這種方式需要手機配對過(guò)模塊,并且不支持多個(gè)手機同時(shí)與模塊測距;
2.檢測模塊與模塊的距離,需明確主從關(guān)系,這種不需要連接,一個(gè)主機模塊(不能休眠)通過(guò)掃描周?chē)鷱臋C模塊廣播,通過(guò)廣播RSSI值判斷距離。
假如測距所處環(huán)境比較復雜,低功耗藍牙信號的傳播會(huì )受到反射、多路徑、天線(xiàn)增益、非視距等因素的影響,導致利用RSSI進(jìn)行測距會(huì )出現一定的誤差。一般5米以?xún)扔幸欢ň(xiàn)性,但是一般都是要求靠近響應和離開(kāi)響應距離差異稍微大一點(diǎn),比如靠近1-2米,離開(kāi)3-5米響應。需要減小測距誤差,就需要有更復雜詳細的解決方案,比如進(jìn)行離群RSSI值處理,在線(xiàn)建模和誤差補償。它能得到與典型處理相比更好的測距性能。