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Bluetooth5.1DirectionFinding:AoA和AoD定位功能介绍
AoA方法适用于追踪发送蓝牙低功耗（BLE）信号的发射器，通过检测信号的相位差来确定发射器的方向。而AoD方法适用于发射器固定的场合，如室内导航，通过分析信号的相位变化来确定发射器的方向。实现蓝牙1的方向定位功能，需要芯片制造商提供硬件支持以及软件协议栈支持，包括定向数据包和定位算法。
蓝牙1规范引入了方向查找功能，显著提升了定位服务。该功能引入了到达角（AoA）和离开角度（AoD）定位，使开发人员在二维或三维空间中更准确地确定蓝牙发射器的位置。通过检测信号方向，定位精度可达米级。在IoT设备的室内定位技术中，基于RSSI的定位服务通过多次距离测量实现定位评估。
年1月29日，蓝牙技术联盟（SIG）宣布推出全新“寻向功能”（direction finding），该功能有望为基于位置服务的蓝牙解决方案带来显著的性能提升。
蓝牙在众多信道中采用跳频通信方式，即收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化，以实现通信中载波频率的随机跳变。跳频通信具有一定的抗干扰能力，同时也避免了对其他设备的干扰，从而提高了通信质量。
方向角度估计算法:ESPRIT算法简介
〖壹〗、 ESPRIT算法是一种用于方向角度估计的自适应方法，它基于相干矩阵参数估计，适用于无线定位问题中的信号到达角（AoA）和出发角（AoD）分析。在转向向量中，信号到达当前天线与到达前一个天线之间的相位偏移保持恒定。通过计算，可获得一个对角矩阵，矩阵元素表示信号从一个天线到下一个天线的相移。
〖贰〗、 ESPRIT算法：利用信号子空间旋转不变性，估计两个传感器之间的相位差以确定DOA。MVDR/Capon波束形成器：通过最小化接收信号中的噪声和干扰，优化输出信号功率，保持对所需信号方向的响应。Capon波束形成器旨在通过使用接收信号协方差矩阵逆作为权重向量，实现此目标。
〖叁〗、 ESPRIT算法中的旋转不变概念，指的是在两个阵列的流形矢量中，除去共享的旋转相位，其他部分保持不变。以等间隔的N元线型阵列为例，阵列间隔为d，信号波长为λ。
〖肆〗、 某些针对窄带信号的分析结果和算法不适用于宽带信号，原因在于宽带信号的特性与窄带信号有所不同。例如，在方向角估计中，基于窄带信号假设的MUSIC、ESPRIT方法及其改进算法，在处理宽带信号时性能会下降。
〖伍〗、 同年，汪晋宽等人继续深化研究，他们在同一期刊的9月刊上发表了另一篇论文，名为“4阶量算法在盲波束形成上的应用”，讨论了这种算法在无线通信中的实际应用，卷号和期号分别为24和9，篇幅在900-902页。2004年，他们的研究领域扩展到了频率和方向角（DOA）估计。
〖陆〗、 传统的空间谱估计算法包括基于传统波束形成的方法（CBF）、Capon方法（MVDR算法或MVM算法）、以及子空间方法（如MUSIC方法和ESPRIT方法）。CBF和Capon方法分别侧重于最小化噪声干扰和最大化信号强度，而子空间方法利用阵列接收数据矩阵的协方差分解，将噪声子空间和信号子空间分离，从而实现DOA估计。
蓝牙信标RSSI定位原理
蓝牙RSSI定位依赖于蓝牙0以上协议，基于信号衰减与距离之间的相关性进行定位。通常，发射端为蓝牙信标，接收端则为智能手机。在蓝牙设备广播过程中，信号接收端与发射端之间的距离越远，接收到的RSSI信号强度越弱，反之越强。实际应用中，RSSI信号强度通常以dBm表示，为负值。信号值越大，代表信号越强。
蓝牙室内定位的基本原理是，通过测量蓝牙信号强度（RSSI，Received Signal Strength Indicator）来确定设备与蓝牙信标（beacon）之间的距离。由于蓝牙信号在室内环境中的传播特性相对稳定，因此可以通过这种方式来估计设备的位置。
工作原理：1）在需要定位的区域内铺设蓝牙信标（iBeacon），一般至少需要铺设3个蓝牙信标（iBeacon）（因为定位算法要求至少知道三个点的RSSI值才能准确地计算定位）；2）蓝牙信标（iBeacon）会每隔一定的时间广播一个数据包到周围；3）当终端设备（智能手机、蓝牙工卡等，为蓝牙主机角色。
终端侧定位系统由终端设备（如嵌入SDK软件包的手机）和beacon组成。其具体定位原理是：首先在区域内铺设蓝牙信标。beacon不断的向周围广播信号和数据包。当终端设备进入beacon信号覆盖的范围，测出其在不同基站下的RSSI值，然后再通过手机内置的定位算法测算出具体位置。
定位过程是这样的：首先，区域内布设蓝牙信标，它们持续发送信号和数据包。当移动终端（支持蓝牙）进入信号覆盖范围，设备会测量不同信标（标识为不同ID的硬件）的RSSI值，然后利用手机内置的定位算法，结合至少三个信标的数据，确定精确的位置信息。
终端侧定位原理是蓝牙Beacon作为室内定位设备，不断广播信号和数据包。终端设备在Beacon信号覆盖范围内时，测量不同信标（不同ID号的Beacon硬件设备）下的RSSI值，通过手机内置算法计算出具体位置，通常需要至少3个信标点的RSSI数据。
什么是蓝牙AOA定位系统?
在蓝牙1中实现的到达角度(AoA)方法中，例如实时定位系统(RTLS)中的标签之类的设备从单个天线发射信号。接收器包含多个天线，因为每个接收天线到发射天线的距离不同，从而接收器可以得出相位差。
这是一种定位技术，通过测量信号从发射源到接收端的角度来确定位置，它属于基于测距的定位算法。硬件设备能够捕捉信号的方向，然后利用三角测量或其他方法计算未知节点的具体位置。AOA在无线传感器网络中尤其常见，因为它具有通信开销低的优点。
AoA方法适用于追踪发送蓝牙低功耗（BLE）信号的发射器，通过检测信号的相位差来确定发射器的方向。而AoD方法适用于发射器固定的场合，如室内导航，通过分析信号的相位变化来确定发射器的方向。实现蓝牙1的方向定位功能，需要芯片制造商提供硬件支持以及软件协议栈支持，包括定向数据包和定位算法。
室内定位是怎么实现的?
室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。以下是八种室内定位的具体介绍：WiFi定位技术，定位方法是场景分析法，其定位精度由于覆盖范围的不同，可以达到2-50m。
蓝牙网络侧室内定位由蓝牙终端（如可穿戴蓝牙设备、蓝牙手环等）、蓝牙网关，无线局域网及后端数据服务器构成。
室内定位技术主要依赖基站定位、WiFi定位和蓝牙定位等方法。例如，SKYLAB提供了一种基于蓝牙Beacon的室内定位方案。 该方案的原理是利用Beacon作为小型信息基站，向室内环境中的移动设备发送信号。这些信号可以被用于多种应用，如室内导航、移动支付、店内导购、人流分析和物品追踪等。
角度测量是另一种有效的定位手段，主要通过AoA（到达角度）和AoD（离开角度）来实现。AoA方法通过计算信号到达设备的角度来定位，而AoD则通过测量信号离开信标的角度实现定位。这两种方法在某些特定场景下表现优越。
：GPS的全球卫星定位是通过接受来自空中的当地卫星信号数据确定你所在位置的经纬度的定位。这是美国人的卫星信号，开放给民用的误差有10几米左右。而只提供给美国军用的可以精确到几米甚至更小。但这个信号必须在能在空旷地方或屋内的阳台窗边才可以收到。
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