低功耗藍(lán)牙測(cè)距技術(shù)之基于RSSI方案介紹

時(shí)間：2022-06-29作者：深圳市智漢科技有限公司瀏覽：53

  隨著無線射頻技術(shù)的發(fā)展，以低成本、低能耗、低復(fù)雜性、高靈敏度為顯著優(yōu)點(diǎn)的短距離無線通信技術(shù)：RFID、藍(lán)牙、WiFi，還有被蘋果帶熱的UWB，它們滿足了用戶對(duì)無線通信產(chǎn)品的強(qiáng)烈追求，尤其是能實(shí)現(xiàn)智能控制和無線感應(yīng)等方便實(shí)用的功能。




  其中一個(gè)就是測(cè)距應(yīng)用，參與測(cè)距的藍(lán)牙設(shè)備具有功耗小、連接速度快的特點(diǎn)。在實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)距的基礎(chǔ)上，相比傳統(tǒng)的UWB/RFID 方案，藍(lán)牙測(cè)距僅是傳統(tǒng)方案的幾分之一甚至十分之一。 相比Wi-Fi定位，藍(lán)牙受周圍環(huán)境的干擾較小，再加上藍(lán)牙功耗較低，使用普遍等特點(diǎn)，使得藍(lán)牙測(cè)距技術(shù)成為室內(nèi)定位技術(shù)中應(yīng)用較為普遍的技術(shù)。

藍(lán)牙測(cè)距的原理和細(xì)節(jié)

藍(lán)牙測(cè)距原理實(shí)際就是通過接收信號(hào)強(qiáng)度指示（Received Signal Strength Indication, RSSI）來判斷距離，基于藍(lán)牙主動(dòng)廣播方式，理想情況下可以實(shí)現(xiàn)1~3米的定位誤差。

實(shí)際環(huán)境中，無線信號(hào)的傳播存在一定的規(guī)律，即隨著接收節(jié)點(diǎn)與藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)之間距離的增大，其接收的信號(hào)強(qiáng)度呈對(duì)數(shù)函數(shù)的形式衰減。在實(shí)際測(cè)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(dǎo)致偏離真實(shí)值。因此，在代入公式計(jì)算前需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，來提高RSSI測(cè)距精度。針對(duì)原始數(shù)據(jù)的波動(dòng)現(xiàn)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(shù)據(jù)處理方法處理原始數(shù)據(jù)，就會(huì)得到較終穩(wěn)定、平滑的RSSI值。因此,RSSI穩(wěn)定度直接取決于測(cè)距精度的高低。

 

藍(lán)牙測(cè)距的應(yīng)用領(lǐng)域

藍(lán)牙測(cè)距技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域和產(chǎn)品非常多，低功耗藍(lán)牙發(fā)布之后，就有廠家推出防丟器產(chǎn)品，再就是藍(lán)牙信標(biāo)Beacon，室內(nèi)定位。隨著汽車智能化越來越流行，藍(lán)牙測(cè)距技術(shù)進(jìn)入了新能源汽車領(lǐng)域，使用藍(lán)牙的汽車無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)已汽車成為標(biāo)配，還有更多實(shí)用的應(yīng)用正在推出，例如智能充電樁，無接觸門鎖、燈光、電梯、門窗控制應(yīng)用。

 

藍(lán)牙測(cè)距解決方案

目前智漢科技已有客戶使用藍(lán)牙測(cè)距技術(shù)的產(chǎn)品正在推出，智漢科技的藍(lán)牙測(cè)距解決方案是基于低功耗藍(lán)牙模塊做**器件（推薦RC6621A模塊），通過它的廣播模式實(shí)現(xiàn)，目前僅低功耗藍(lán)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(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)測(cè)距，普遍是通過RSSI實(shí)現(xiàn)，在模塊廣播模式下，另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，比如智能手機(jī)連接該藍(lán)牙模塊，根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度，通過數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算得出這兩臺(tái)藍(lán)牙之間的距離遠(yuǎn)近，從而實(shí)現(xiàn)把信號(hào)強(qiáng)弱轉(zhuǎn)化為距離的測(cè)算。

藍(lán)牙測(cè)距技術(shù)，分為模塊與智能終端測(cè)距和模塊與模塊之間測(cè)距。以下為兩種測(cè)距原理：

    1.檢測(cè)智能手機(jī)與模塊的距離，這個(gè)就需要做成HID（Human Interface Device），連接過的設(shè)備會(huì)自動(dòng)重連，這個(gè)自動(dòng)重連后藍(lán)牙模塊可以獲取通信RSSI(信號(hào)強(qiáng)度)，通過RSSI值判斷距離；這種方式需要手機(jī)配對(duì)過模塊，并且不支持多個(gè)手機(jī)同時(shí)與模塊測(cè)距；

  2.檢測(cè)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(jī)模塊(不能休眠)通過掃描周圍從機(jī)模塊廣播，通過廣播RSSI值判斷距離。




假如測(cè)距所處環(huán)境比較復(fù)雜，低功耗藍(lán)牙信號(hào)的傳播會(huì)受到反射、多路徑、天線增益、非視距等因素的影響，導(dǎo)致利用RSSI進(jìn)行測(cè)距會(huì)出現(xiàn)一定的誤差。一般5米以內(nèi)有一定線性，但是一般都是要求靠近響應(yīng)和離開響應(yīng)距離差異稍微大一點(diǎn)，比如靠近1-2米，離開3-5米響應(yīng)。需要減小測(cè)距誤差，就需要有較復(fù)雜詳細(xì)的解決方案，比如進(jìn)行離群RSSI值處理，在線建模和誤差補(bǔ)償。它能得到與典型處理相比較好的測(cè)距性能。


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