王冠楠　高征伏

摘要：在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷進(jìn)步的影響下，人們對(duì)于位置服務(wù)的需求變得越發(fā)強(qiáng)烈。在室外環(huán)境中人們可以使用GPS獲取位置服務(wù)，但是因?yàn)镚PS依靠的衛(wèi)星信號(hào)會(huì)受到建筑物遮擋的影響，所以其無(wú)法在限制空間環(huán)境中應(yīng)用。而藍(lán)牙技術(shù)不僅功耗低、價(jià)格便宜，而且安裝簡(jiǎn)單、部署容易、定位也比較準(zhǔn)確，所以其成為了限制空間環(huán)境定位技術(shù)研究重點(diǎn)?；诖耍疚膶?duì)限制空間環(huán)境藍(lán)牙定位系統(tǒng)應(yīng)用原理和功能進(jìn)行了研究，希望可以給相關(guān)人士以參考。

關(guān)鍵詞：限制空間環(huán)境;藍(lán)牙定位技術(shù);優(yōu)勢(shì)

引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步的帶動(dòng)下，社會(huì)上的限制空間環(huán)境也變得越來(lái)越多，但是全球定位系統(tǒng)并不能在這種環(huán)境中為人們提供位置服務(wù)，而限制空間環(huán)境存在于社會(huì)各個(gè)角落，因此導(dǎo)致人們對(duì)這種環(huán)境下的定位服務(wù)需要變得越發(fā)迫切。當(dāng)前限制空間環(huán)境定位技術(shù)主要有五種，一是超聲波定位技術(shù)，二是超寬帶定位技術(shù)，三是WIFI定位技術(shù)，四是紅外線(xiàn)定位技術(shù)，五是藍(lán)牙定位技術(shù)。藍(lán)牙是一種成本不高、耗能也比較低且效率比較高的近距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，而且當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)了低功耗藍(lán)牙技術(shù)，其信號(hào)穩(wěn)定性更好，還具有很好的抗干擾能力和定位精度，而限制環(huán)境定位技術(shù)也需要具有定位準(zhǔn)確性比較好、成本比較低等特點(diǎn)，所以藍(lán)牙定位技術(shù)非常適合應(yīng)用在限制環(huán)境當(dāng)中。

一、藍(lán)牙定位技術(shù)概述

在限制環(huán)境下進(jìn)行定位可以選擇多種技術(shù)，如，WIFI、超寬帶、藍(lán)牙技術(shù)、源RFID等，但這幾種技術(shù)存在一定差異。如，超寬帶雖然定位比較精準(zhǔn)但其需要價(jià)格比較高的設(shè)備作為支撐，所以經(jīng)濟(jì)條件不太好的一般業(yè)務(wù)所有者并不會(huì)選擇這種定位技術(shù)，此外，WIFI和源RFID需要的成本也比較高，也需要價(jià)格比較高的基礎(chǔ)設(shè)施作為支撐。而低功耗藍(lán)牙技術(shù)不僅在全球還具有大量用戶(hù)，在中距離通信中的滲透率也比較高，而且其安裝簡(jiǎn)單、成本低、設(shè)備使用方便，所以更適合應(yīng)用到限制環(huán)境當(dāng)中。

2016年出現(xiàn)的藍(lán)牙5，其相比之前的藍(lán)牙技術(shù)不僅傳輸速度有了顯著提升，傳輸距離也有了一定發(fā)展，理論上其可以將原來(lái)的1Mbps傳輸速度提高一倍，也就是達(dá)到2Mbps，但在實(shí)際上并不能達(dá)到這個(gè)傳輸速度，也就是能將原來(lái)的傳輸速度提高1.7倍左右。藍(lán)牙5理論上的傳輸距離是3百米，但為了能夠讓電量使用更長(zhǎng)的時(shí)間，藍(lán)牙5的實(shí)際傳輸半徑一般就是10米。雖然藍(lán)牙5和預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)還有一定差距，但其具有很好的抗干擾能力，在限定環(huán)境中的定位準(zhǔn)確度也非常好，配合上WIFI在限制環(huán)境下的定位精度可以接近1米。

限定環(huán)境藍(lán)牙定位技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下四方面：一、在理想情況下，藍(lán)牙定位技術(shù)的定位誤差非常小，其可以控制在1到3米范圍內(nèi);二、藍(lán)牙定位技術(shù)采用的信標(biāo)設(shè)備不僅體積比較小，工作時(shí)間也比較長(zhǎng);三、該技術(shù)相比傳統(tǒng)限定環(huán)境定位技術(shù)造價(jià)更低，甚至可以達(dá)到傳統(tǒng)限定環(huán)境定位技術(shù)造價(jià)的十分之一;四、和WIFI定位相比藍(lán)牙定位并不太容易受到外部環(huán)境的影響，而且其還具有功耗比較低、效率比較高的特點(diǎn)。

限定環(huán)境下的藍(lán)牙技術(shù)主要可以分為兩種類(lèi)型，一是指紋匹配定位技術(shù)，二是三角定位技術(shù)。指紋匹配定位技術(shù)適用范圍比較小，而且其成本不低，而三角定位技術(shù)不僅適用范圍比較廣，而且對(duì)于環(huán)境變化比較大的場(chǎng)景也能適用。

二、限制環(huán)境下藍(lán)牙定位技術(shù)的應(yīng)用原理

藍(lán)牙是如何在限定環(huán)境中進(jìn)行定位的呢？藍(lán)牙有特定的波段，其在廣播的時(shí)候不僅會(huì)對(duì)MAC地址進(jìn)行廣播，還會(huì)對(duì)RSSI場(chǎng)強(qiáng)信息進(jìn)行廣播。通過(guò)對(duì)RSSI場(chǎng)強(qiáng)信息進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，藍(lán)牙接收端和發(fā)射端越靠近信號(hào)強(qiáng)度越好，藍(lán)牙接收端和發(fā)射端越遠(yuǎn)離信號(hào)強(qiáng)度越差。通過(guò)對(duì)兩者關(guān)系進(jìn)行分析就可以確定兩者之間的關(guān)系。

通過(guò)在限制環(huán)境中設(shè)置藍(lán)牙Beacon，藍(lán)牙接收端就可以接收到RSSI場(chǎng)強(qiáng)信息，通過(guò)對(duì)該信息強(qiáng)弱度進(jìn)行判斷就可以得出藍(lán)牙接收端所在位置。

在限制環(huán)境中設(shè)置的藍(lán)牙Beacon只需要電池就可以維持運(yùn)行，在距離廣播距離20米范圍內(nèi)兩節(jié)五號(hào)干電池就可以讓藍(lán)牙Beacon維持3到5年的運(yùn)行。限制環(huán)境中的藍(lán)牙定位系統(tǒng)一般會(huì)配置在智能手機(jī)當(dāng)中，定位誤差可以控制在1到3米范圍內(nèi)，用戶(hù)利用手機(jī)程序就可以應(yīng)用定位和導(dǎo)航服務(wù)。

三、限制環(huán)境下藍(lán)牙定位系統(tǒng)功能

限制環(huán)境下的藍(lán)牙定位系統(tǒng)主要是由兩部分組成的，一是iBeacon基站，二是帶有藍(lán)牙終端的設(shè)備。前者的發(fā)射功率可以調(diào)節(jié)，發(fā)射周期也不是固定不變的，相關(guān)人員可以根據(jù)環(huán)境情況對(duì)兩者進(jìn)行調(diào)整，從而可以有效滿(mǎn)足精準(zhǔn)定位要求。根據(jù)限制環(huán)境空間大小在其中安裝相應(yīng)數(shù)量的iBeacon基站，當(dāng)攜帶帶有藍(lán)牙終端設(shè)備的人進(jìn)入限制環(huán)境當(dāng)中，終端設(shè)備就可以接收來(lái)自iBeacon基站的信號(hào)，通過(guò)相應(yīng)的算法就可以得出人員的精準(zhǔn)位置。

藍(lán)牙定位系統(tǒng)進(jìn)行定位的主要依據(jù)來(lái)自三方面，一是地圖數(shù)據(jù)，二是定位數(shù)據(jù)，三是算法。該系統(tǒng)不僅可以提供地圖、搜索和導(dǎo)航服務(wù)，還可以提供定位服務(wù)，同時(shí)可以為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供助力，為大數(shù)據(jù)分析提供幫助。

地圖服務(wù)功能：可以將從地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得的信息展示在Web端，而且地圖數(shù)據(jù)發(fā)生改變后Web端地圖也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。

搜索服務(wù)：人們可以從Web端地圖中輸入自己想要查找的位置，系統(tǒng)就會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行搜索然后在Web地圖上進(jìn)行標(biāo)示。

導(dǎo)航服務(wù)：從數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索到人們查找的位置信息后不僅可以在前臺(tái)地圖上進(jìn)行表示，還可以將最佳路徑在地圖上進(jìn)行顯示。

定位服務(wù)：根據(jù)從前臺(tái)獲取的信號(hào)并參考定位數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)相關(guān)算法就可以獲得用戶(hù)所在位置，還可以將位置結(jié)果在Web地圖進(jìn)行顯示。

限制環(huán)境下的藍(lán)牙定位系統(tǒng)融合了多項(xiàng)定位技術(shù)，如，Wi-Fi 指紋定位、地磁定位技術(shù)等，其中還涉及到多項(xiàng)主流定位技術(shù)方案，通過(guò)對(duì)用戶(hù)場(chǎng)景進(jìn)行辨別并自動(dòng)選擇合適的算法和定位技術(shù)方案就可以準(zhǔn)確得出用戶(hù)所在位置。

結(jié)語(yǔ)

基于藍(lán)牙定位技術(shù)具有的多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，其在限定環(huán)境中獲得了很好的應(yīng)用，而且藍(lán)牙定位系統(tǒng)不僅定位更加準(zhǔn)確，還具有多項(xiàng)功能，如，導(dǎo)航功能、搜索功能等，既可以滿(mǎn)足人們的目的地指引需要，還可以滿(mǎn)足人們的定位導(dǎo)航需要，總之可以很好的滿(mǎn)足人們的位置服務(wù)需要。

參考文獻(xiàn)

[1]葛敏婕，趙子涵.基于藍(lán)牙技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)室內(nèi)定位系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2021，11（11）：52-57.DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2021.11.016.

[2]蔡旭瑩，陳小瀚.基于低能耗藍(lán)牙信號(hào)的展館定位與導(dǎo)覽應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2021（17）：98-100.

作者簡(jiǎn)介：

王冠楠，（1984.05-），男，漢，籍貫：天津市，本科，中級(jí)工程師，研究方向：安全管理、信息化。

高征伏，（1981.07-），男，漢，籍貫：天津市，本科，中級(jí)工程師，研究方向：安全管理、信息化。