作為藍牙 5.1的一部分發布，藍牙測向可能是在室內環境中實現高精度定位的技術。顧名思義，藍牙測向可以檢測被標記的人或事物相對于一個或多個（通常是固定的）錨點的方向。與之前的解決方案相比，它的輸出有了巨大的改進，之前的解決方案使用接收信號強度指示器 （RSSI） 來提供標簽和錨點之間距離的粗略估計，而不提供標簽相對方向的任何信息。

藍牙測向使用到達角 （AoA） 技術來計算移動標簽發射的射頻信號撞擊錨點的角度。它通過測量跨錨點的多天線陣列的傳入藍牙廣告消息的微小相位差來實現這一點。我們在瑞典馬爾默的辦公室測試了這項技術，使用連接到天線陣列的藍牙 5.1 模塊作為固定錨，以及具有另一個藍牙 5.1 模塊的移動標簽。

在整個演示過程中，前面看到的伺服系統密切跟蹤移動標簽，因為它在背景中被攜帶。該標簽由 u-blox 應用板組成，包含一個基于Nordic nRF52833 芯片組的u-blox NINA-B406 藍牙 5.1 低功耗模塊。在此特定設置中，它可以廣播大約 10 米范圍內的藍牙消息，但在其他用例中可以進一步擴展。

攜帶消息的射頻信號由帶有NINA-B411 藍牙低功耗模塊的 u-blox 天線板接收，該模塊配備 u-blox 測向軟件。該天線板包括五個交叉極化天線貼片，用于確定水平和垂直平面上輸入信號的角度，以及一個由 LED 組成的十字，用于實時可視化角度估計。

最后，天線板輸出包含估計角度、接收信號強度指示 （RSSI） 值、標簽 ID 以及其他值的數據流。然后使用角度估計來控制安裝在可樞轉支架上的伺服系統，不斷實時瞄準移動標簽。

加快藍牙測向解決方案的開發

了天線陣列如何使用基于到達角 （AoA） 的測向來確定傳入射頻信號的方向。移動標簽發射的信號撞擊構成錨點多天線陣列的每個單獨的天線，相對于其余部分有輕微的相移。對射頻信號的傳播方式進行一些假設，在每個天線上觀察到的微小相位差可用于計算其到達角：

實施將這些相位差轉換為角度輸出所需的算法可能會給沒有在受限嵌入式系統中開發時間關鍵型固件經驗的開發人員帶來障礙。為了簡化測向解決方案的開發并加快上市時間，我們開發了無線連接軟件。它為開發人員提供了一個易于使用的命令 API，需要零編程來計算 u-blox NINA-B411 模塊上的角度，處理射頻數據收集和預處理，并抑制每個單獨天線上的多徑分量。

AoA 測向的無數用例

當我們開始使用藍牙測向時，我們基本上將其視為向高精度室內定位邁出的一步。但隨著我們的進步，我們意識到有無數種方法可以使用測向技術本身。它可用于構建跟隨標記目標的相機，只需將相機安裝到本文演示中使用的伺服器上即可。該技術能夠確定標簽以及資產位于錨點的哪一側，可用于開發住宅、商業和工業建筑的訪問控制系統。安裝在車輛上，可用于實施防撞系統。而這樣的例子不勝枚舉。

審核編輯：郭婷