蓝牙定位技术
1. 两大类定位服务
1.1 proximity solutions（接近场景）
- point of interestinformationsolutions(Pol) 兴趣点信息场景
这个使用场景是指用博物馆之类，展厅内的每个展品都可以展示自己的信息，当参观人员带着智能手机，手机上要有相应的应用程序，经过每个展品时，就会自动的获取这个展品的相关信息了。
- Item Finding Solutions（IFS）物品查找场景
这个功能用来查找个人物品的，比如钱包、钥匙等带蓝牙功能的产品丢失了，可以使用这个功能快速定位出他们在家中的位置。
1.2 positioningsystems（定位系统）
- Real-time Locating Systems（RTLS）实时定位系统
用在一些工厂或者复杂的基础设施上，对其进行定位，例如升降机定位、车间内的工人的定位、超声波探测器的跟踪等。
- Indoor Positioning Systems(IPS)室内定位系统
这个功能作用是寻路，给商场、机场等场所中的游客寻路导向。IPS跟RTLS的工作原理是相反的。
2. 蓝牙信标（beacon）定位技术和应用
为了满足定位市场的需求，在蓝牙5.1标准之前，蓝牙信标（beacon）定位技术得到极大的应用。这里需要说明的是蓝牙信标技术非蓝牙SIG组织推出的官方标准。是各大公司自己定义的技术。典型代表是apple公司的ibeacon技术。
信标技术基本原理是蓝牙设备定时广播beacon信号处理，接收机处理信号并实现测距和定位。Beacon广播信号在广播信道（37，38，39）传输。信标技术两个重要应用，距离估算和准确定位。
2.1 距离估计
通过计算蓝牙终端的发射和接收信号强度(RSSI)变化，进行估算距离，如下图。
图中圆周中心是蓝牙beacon信号发射机，人像目标是beacon信号接收机。接收机计算接收信号强度（RSSI），并根据接收的beacon信息得到发射信号功率。
路径损耗=发射功率-接收功率
而蓝牙信号路径损耗在自由空间传播损耗计算公式如下：
路径损耗(dB) = 32.45 + 20lg(2.4e3) + 20lg(d)
上式中，2.4e3是指蓝牙工作频率2.4e3MHz，d是传输距离单位km。因此接收机可以根据路径损耗算出距离d。由于非自由空间传输，需要对计算结果d，做适当的修正。这种估算方法精度不高，容易受外界条件影响。
2.2 准确定位
定位的基本原理是根据需要定位的目标与多个信标发射设备距离画圆找交叉点。
为了准备定位活动目标所在的位置，至少需要3个蓝牙信标定位。左下图如果只有两个蓝牙信标，那么在同一平面两个圆有2个相交点，即2个点是距离相同的，无法确定是哪个点。右下图用3个蓝牙信标（信标1，2，3）就可以在平面确定一个点位置（位置0）。尽管如此但是定位位置精度仍然受限，误差在1m左右。
3. 蓝牙BLE5.1— Direction Finding寻向功能
为了满足市场对精确定位服务的强烈需求，蓝牙SIG组织推出蓝牙BLE 5.1标准。该标准含寻向功能（Direction Finding）定位精度可达厘米级，而蓝牙BLE 5.0定位精度为1到10米。寻向功能将在物联网领域得到广泛的应用，如室内导航，快速找寻手环，遥控板等情景等。
蓝牙BLE 5.1提供两种不同定位方法，“Angle of Arrival”（AoA）到达角和“Angle of Departure”（AOD）出发角。两者方法基本原理是发射机发射正弦波（单音）信号，接收机接收信号并计算相位。AoA方法要求接收机含多天线阵列，AoD方法要求发射机含多天线阵列，见下图。
蓝牙测向(Direction Finding)的定位方案介绍
蓝牙测向（Bluetooth Direction Finding）是一种利用蓝牙技术实现定位和测向的方案。它通过使用多个天线和对信号进行相位测量来确定蓝牙设备的位置和方向。
以下是一个基本的蓝牙测向定位方案的工作原理：
多个天线阵列：蓝牙测向系统通常包括一个由多个天线组成的天线阵列。这些天线可以位于同一个设备上，也可以分布在不同的位置。
相位测量：当一个蓝牙设备发送信号时，不同天线接收到的信号会有微小的相位差异。蓝牙测向系统通过对这些相位差进行准确测量，可以确定信号源的方向。
测向算法：通过对相位差进行计算和分析，测向系统可以确定信号源相对于天线阵列的角度。一些常用的测向算法包括最小二乘法、卡尔曼滤波、自适应波束形成等。
定位计算：除了确定方向，蓝牙测向系统还可以使用多个天线阵列进行三角定位计算，以确定信号源的精确位置。通过结合多个方向测量结果和天线位置信息，可以实现高精度的定位。
应用领域：蓝牙测向定位方案在室内定位、物联网、智能家居、资产追踪等领域具有广泛的应用潜力。它可以用于追踪物体、人员定位、导航，以及提供位置相关的个性化服务。
需要注意的是，蓝牙测向定位方案的实施需要支持蓝牙5.1或更高版本的设备，因为蓝牙5.1引入了测向特性。此外，具体的蓝牙测向系统的实现和算法可能会有所不同，因此具体的方案和技术细节可能会因供应商和应用而异。
AoA(Angle of Arrival)
Angle of Arrival (AoA) 是一种定位和测向技术，用于确定信号源相对于接收器的到达角度。它是一种基于信号到达时间差异或相位差异的测向方法。
AoA 技术通常使用具有多个天线的接收器（例如天线阵列）来测量信号到达的角度。通过在不同的天线之间比较信号的到达时间或相位差异，可以计算信号源相对于接收器的角度。
以下是 AoA 技术的一般工作原理：
天线阵列：接收器通常配备了具有已知几何结构的多个天线，这些天线通常位于不同的位置或方向上。
信号接收：接收器同时接收来自信号源的信号，并通过天线阵列获取多个信号样本。
信号处理：使用信号处理算法，比如相位差测量或时间差测量，对接收到的信号进行分析。这些算法利用不同天线之间的到达时间差异或相位差异来计算信号源的角度。
角度计算：通过将测得的到达角度与天线阵列的几何结构相结合，可以计算信号源相对于接收器的角度。
定位计算：如果有多个接收器或者具有已知位置的参考点，可以结合多个接收器之间的 AoA 测量结果来计算信号源的精确位置。
AoA 技术在许多领域中有广泛的应用，包括室内定位、物联网、雷达系统、通信系统等。它可以用于定位移动设备、追踪物体、导航系统以及提供位置相关的服务和功能。
AoD(Angle of depature)
AoD（Angle of Departure）是一种测向技术，用于测量信号从发送器（发射器）离开时的角度。它是通过发送器上的多个天线实现的，通常被称为发射天线阵列。
以下是AoD技术的一般工作原理：
发射天线阵列：发送器上配备了多个天线，这些天线通常位于不同的位置或方向上。这些天线可以灵活地控制信号的相位和幅度。
信号发射：通过发送器的多个天线同时发射信号。通过调整不同天线的相位和幅度，可以控制信号的辐射方向。
信号传播：发射的信号在空间中传播，到达接收器。
接收器：接收器通常只有一个天线用于接收信号。
信号处理：接收器接收到来自发射器的信号后，利用接收到的信号进行处理。可以通过测量接收信号的幅度、相位差等参数来计算信号离开时的角度。
角度计算：结合接收到的信号参数和发射天线阵列的几何结构，可以计算信号离开时的角度。
AoD技术可以应用于各种领域，例如无线通信、室内定位、雷达系统等。它具有以下优势：
方向控制：通过调整发射天线的相位和幅度，可以实现对信号的辐射方向进行控制，从而实现定向通信或定向辐射。
抗干扰能力：由于信号在特定方向上辐射，对于来自其他方向的干扰信号具有较强的抑制能力。
多用户支持：通过将不同用户分配到不同的发射方向，可以实现多用户之间的空间复用，提高系统容量和性能。
需要注意的是，实现AoD技术需要支持多个天线的硬件设备和相应的信号处理算法。此外，AoD技术的实际应用还需要考虑天线阵列的设计、校准、通信协议支持等方面的问题。
AoA和AoD区别
AoD (Angle of Departure) 和 AoA (Angle of Arrival) 是两种不同的测向技术，用于测量信号的离开角度和到达角度。
AoD 技术是指通过发送器上的多个天线来控制发射信号的方向，从而测量信号离开的角度。发送器上的天线阵列可以根据需要调整信号的相位和幅度，以实现所需的辐射方向。接收器上通常只有一个天线用于接收信号。使用 AoD 技术，可以确定信号从发送器离开时的角度。
相比之下，AoA 技术是通过接收器上的多个天线来测量信号到达的角度。接收器上的天线阵列用于接收信号，通过比较不同天线之间的到达时间差异或相位差异，可以计算信号源相对于接收器的角度。
因此，AoD 技术主要关注信号的发送方向，而 AoA 技术主要关注信号的到达方向。两种技术可以分别用于测量信号的离开和到达角度，可以在不同应用场景中提供位置信息和方向感知。
需要注意的是，实现 AoD 和 AoA 技术通常需要支持多个天线的硬件设备和相应的信号处理算法。这些技术在无线通信、室内定位、雷达系统、无线传感器网络等领域都有广泛的应用。