限制空间环境中蓝牙定位技术应用研究

2021-12-17王冠楠高征伏

科技信息·学术版 2021年1期

关键词：优势

王冠楠　高征伏

摘要：在移动互联网技术不断进步的影响下，人们对于位置服务的需求变得越发强烈。在室外环境中人们可以使用GPS获取位置服务，但是因为GPS依靠的卫星信号会受到建筑物遮挡的影响，所以其无法在限制空间环境中应用。而蓝牙技术不仅功耗低、价格便宜，而且安装简单、部署容易、定位也比较准确，所以其成为了限制空间环境定位技术研究重点。基于此，本文对限制空间环境蓝牙定位系统应用原理和功能进行了研究，希望可以给相关人士以参考。

关键词：限制空间环境;蓝牙定位技术;优势

引言

在社会经济不断进步的带动下，社会上的限制空间环境也变得越来越多，但是全球定位系统并不能在这种环境中为人们提供位置服务，而限制空间环境存在于社会各个角落，因此导致人们对这种环境下的定位服务需要变得越发迫切。当前限制空间环境定位技术主要有五种，一是超声波定位技术，二是超宽带定位技术，三是WIFI定位技术，四是红外线定位技术，五是蓝牙定位技术。蓝牙是一种成本不高、耗能也比较低且效率比较高的近距离无线通信技术，而且当前已经出现了低功耗蓝牙技术，其信号稳定性更好，还具有很好的抗干扰能力和定位精度，而限制环境定位技术也需要具有定位准确性比较好、成本比较低等特点，所以蓝牙定位技术非常适合应用在限制环境当中。

一、蓝牙定位技术概述

在限制环境下进行定位可以选择多种技术，如，WIFI、超宽带、蓝牙技术、源RFID等，但这几种技术存在一定差异。如，超宽带虽然定位比较精准但其需要价格比较高的设备作为支撑，所以经济条件不太好的一般业务所有者并不会选择这种定位技术，此外，WIFI和源RFID需要的成本也比较高，也需要价格比较高的基础设施作为支撑。而低功耗蓝牙技术不仅在全球还具有大量用户，在中距离通信中的渗透率也比较高，而且其安装简单、成本低、设备使用方便，所以更适合应用到限制环境当中。

2016年出现的蓝牙5，其相比之前的蓝牙技术不仅传输速度有了显著提升，传输距离也有了一定发展，理论上其可以将原来的1Mbps传输速度提高一倍，也就是达到2Mbps，但在实际上并不能达到这个传输速度，也就是能将原来的传输速度提高1.7倍左右。蓝牙5理论上的传输距离是3百米，但为了能够让电量使用更长的时间，蓝牙5的实际传输半径一般就是10米。虽然蓝牙5和预期标准还有一定差距，但其具有很好的抗干扰能力，在限定环境中的定位准确度也非常好，配合上WIFI在限制环境下的定位精度可以接近1米。

限定环境蓝牙定位技术具有的优势主要体现在以下四方面：一、在理想情况下，蓝牙定位技术的定位误差非常小，其可以控制在1到3米范围内;二、蓝牙定位技术采用的信标设备不仅体积比较小，工作时间也比较长;三、该技术相比传统限定环境定位技术造价更低，甚至可以达到传统限定环境定位技术造价的十分之一;四、和WIFI定位相比蓝牙定位并不太容易受到外部环境的影响，而且其还具有功耗比较低、效率比较高的特点。

限定环境下的蓝牙技术主要可以分为两种类型，一是指纹匹配定位技术，二是三角定位技术。指纹匹配定位技术适用范围比较小，而且其成本不低，而三角定位技术不仅适用范围比较广，而且对于环境变化比较大的场景也能适用。

二、限制环境下蓝牙定位技术的应用原理

蓝牙是如何在限定环境中进行定位的呢？蓝牙有特定的波段，其在广播的时候不仅会对MAC地址进行广播，还会对RSSI场强信息进行广播。通过对RSSI场强信息进行分析可以发现，蓝牙接收端和发射端越靠近信号强度越好，蓝牙接收端和发射端越远离信号强度越差。通过对两者关系进行分析就可以确定两者之间的关系。

通过在限制环境中设置蓝牙Beacon，蓝牙接收端就可以接收到RSSI场强信息，通过对该信息强弱度进行判断就可以得出蓝牙接收端所在位置。

在限制环境中设置的蓝牙Beacon只需要电池就可以维持运行，在距离广播距离20米范围内两节五号干电池就可以让蓝牙Beacon维持3到5年的运行。限制环境中的蓝牙定位系统一般会配置在智能手机当中，定位误差可以控制在1到3米范围内，用戶利用手机程序就可以应用定位和导航服务。

三、限制环境下蓝牙定位系统功能

限制环境下的蓝牙定位系统主要是由两部分组成的，一是iBeacon基站，二是带有蓝牙终端的设备。前者的发射功率可以调节，发射周期也不是固定不变的，相关人员可以根据环境情况对两者进行调整，从而可以有效满足精准定位要求。根据限制环境空间大小在其中安装相应数量的iBeacon基站，当携带带有蓝牙终端设备的人进入限制环境当中，终端设备就可以接收来自iBeacon基站的信号，通过相应的算法就可以得出人员的精准位置。

蓝牙定位系统进行定位的主要依据来自三方面，一是地图数据，二是定位数据，三是算法。该系统不仅可以提供地图、搜索和导航服务，还可以提供定位服务，同时可以为业务应用提供助力，为大数据分析提供帮助。

地图服务功能：可以将从地图数据库中获得的信息展示在Web端，而且地图数据发生改变后Web端地图也会发生相应的改变。

搜索服务：人们可以从Web端地图中输入自己想要查找的位置，系统就会从数据库中进行搜索然后在Web地图上进行标示。

导航服务：从数据库中搜索到人们查找的位置信息后不仅可以在前台地图上进行表示，还可以将最佳路径在地图上进行显示。

定位服务：根据从前台获取的信号并参考定位数据库，通过相关算法就可以获得用户所在位置，还可以将位置结果在Web地图进行显示。

限制环境下的蓝牙定位系统融合了多项定位技术，如，Wi-Fi 指纹定位、地磁定位技术等，其中还涉及到多项主流定位技术方案，通过对用户场景进行辨别并自动选择合适的算法和定位技术方案就可以准确得出用户所在位置。

结语

基于蓝牙定位技术具有的多项优势，其在限定环境中获得了很好的应用，而且蓝牙定位系统不仅定位更加准确，还具有多项功能，如，导航功能、搜索功能等，既可以满足人们的目的地指引需要，还可以满足人们的定位导航需要，总之可以很好的满足人们的位置服务需要。

参考文献

[1]葛敏婕，赵子涵.基于蓝牙技术的物联网室内定位系统[J].物联网技术，2021，11（11）：52-57.DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2021.11.016.

[2]蔡旭莹，陈小瀚.基于低能耗蓝牙信号的展馆定位与导览应用研究[J].电子技术与软件工程，2021（17）：98-100.

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