近些年室內(nèi)定位被炒得非常火，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)定位領域研究的終極目標?；谑覂?nèi)定位領域出現(xiàn)的定位技術(shù)也很多，有很多人嘗試使用藍牙定位方式做室內(nèi)高精度應用，是否可行，本文我們就來分析下！ 
  藍牙是如何在室內(nèi)環(huán)境中進行定位呢？ 
  其具體定位原理是基于RSSI信號強度定位，首先在區(qū)域內(nèi)鋪設藍牙信標，由 Beacon發(fā)射信號，藍牙設備接收信號并反饋，當設備進入范圍內(nèi)時，估算系統(tǒng)中各藍牙設備之間的距離。通過這種技術(shù)，定位系統(tǒng)在確定特定設備的位置時，精確度可達到米級。 

1.不能走遠了-信號強度衰落與距離之間的微妙關系 
  根據(jù)RSSI信號強度，藍牙接收端距離發(fā)射端的距離越近，信號強度越強，反之，信號強度越弱。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，距離越遠亮度就越暗。 
  藍牙定位就是通過兩個藍牙設備之間的距離與接收信號強度指示（接受功率）之間的關系，再通過三角定位原理進行定位。 
  上圖所示，接收功率與距離關系圖，標簽接收周圍信標的通信包的信號，測量信號強度，在已知發(fā)送端信號信標強度的情況下，可以通過上述理論曲線直接計算出標簽到信標的距離。再通過多點定位的方式計算出標簽位置。 
  通過信號強度的變換即可找出信號強度與距離發(fā)射端之間的關系。 
  我們通過上圖可以看到，在距離超過3m后，隨著距離的變化，信號強度變化會很緩慢。從圖示可以得出距離在變化約4m對應的功率變化不到5個db，距離越遠，情況會越惡化。然而禍不單行，一般芯片級接收機測量信號強度精度是在±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，近處時我們可以準確描述出其在一個公共廁所旁，但是如果小孩子跑遠了，只能遠遠看到一個小小的背影，也就沒辦法準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：你不能走遠了！ 
  也就是說短距離時藍牙定位還能滿足基本需求，但是距離遠了，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信號強度定位原理，得出距離越遠，定位精度也會隨之下降，那么為了實現(xiàn)高精度定位，只能將藍牙設備的部署密度增大，在實際應用中一般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)點較多的問題，對于布展施工、后期維護都增加了一定的難度。 

2.如何應對無線信道的以下挑戰(zhàn)：多徑效應及瑞利衰落 
  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，由于信號進行多徑傳播達到接收點處的場強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，從而形成信號快速衰落或增強稱為瑞利衰落。瑞利衰落屬于小尺度的衰落效應，距離變化可能10-20厘米，信號強度就會發(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，也就是由于室內(nèi)環(huán)境的復雜性導致無線信號發(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無線信號接收點的情形。多徑效應會引起空間選擇性衰落，即不同的地點、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，導致功率也是時強時弱，定位精度的誤差也就時大時小。   從根本來講，多徑是因為環(huán)境的復雜，那么是不是在空曠的環(huán)境下，受多徑效應及銳利衰落影響就會小很多呢！ 

3. 對不起，你擋住我信號了-遮擋物使得信號進一步衰減 

  

還是從《接受功率與距離的關系曲線》一圖來看，該曲線的前提在自由空間傳播的情況，但是在藍牙定位技術(shù)的實際應用中，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，信號進一步衰減，從而導致定位精度一定程度降低。 

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

4.功耗貴如黃金，吾等自應珍惜-談談藍牙設備續(xù)航問題！ 
  按上述藍牙的工作方式，定位標簽需要接受到附近幾個信標的的信號，才能進行定位，同時信標之間是隨機向空間發(fā)送電磁波，標簽并并不知道信標什么時候發(fā)送，所以需要一直開啟接收機進行接收，導致標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，因此我們需要保持手機時刻開機、微信在線的狀態(tài)，由于業(yè)務的繁忙，我們的移動通訊設備必須經(jīng)常充電。 
  在藍牙定位的實際應用中，一個胸牌大小的定位標簽，藍牙1Hz定一次位的續(xù)航時間是在5天左右。 
  綜上： 
  考慮到布設的規(guī)模、定位的精度、發(fā)射功率帶來的功耗問題等。藍牙定位并不能勝任更多物聯(lián)網(wǎng)應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，最新藍牙5.1的發(fā)布，帶來了全新的尋向功能，其關鍵技術(shù)為：多天線測向。 
  新技術(shù)值得去研究，但是藍牙多天線技術(shù)無疑會增加藍牙基站的復雜度和硬件成本。并且在現(xiàn)在復雜的2.4GHz頻段下、在復雜的室內(nèi)多徑干擾下，能不能達到理論的厘米級的精度，還有待考驗。 
  期待藍牙5.1新技術(shù)的實現(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。