限制空間環境中藍牙定位技術應用研究

王冠楠　高征伏

摘要：在移動互聯網技術不斷進步的影響下，人們對于位置服務的需求變得越發強烈。在室外環境中人們可以使用GPS獲取位置服務，但是因為GPS依靠的衛星信號會受到建筑物遮擋的影響，所以其無法在限制空間環境中應用。而藍牙技術不僅功耗低、價格便宜，而且安裝簡單、部署容易、定位也比較準確，所以其成為了限制空間環境定位技術研究重點。基于此，本文對限制空間環境藍牙定位系統應用原理和功能進行了研究，希望可以給相關人士以參考。

關鍵詞：限制空間環境;藍牙定位技術;優勢

引言

在社會經濟不斷進步的帶動下，社會上的限制空間環境也變得越來越多，但是全球定位系統并不能在這種環境中為人們提供位置服務，而限制空間環境存在于社會各個角落，因此導致人們對這種環境下的定位服務需要變得越發迫切。當前限制空間環境定位技術主要有五種，一是超聲波定位技術，二是超寬帶定位技術，三是WIFI定位技術，四是紅外線定位技術，五是藍牙定位技術。藍牙是一種成本不高、耗能也比較低且效率比較高的近距離無線通信技術，而且當前已經出現了低功耗藍牙技術，其信號穩定性更好，還具有很好的抗干擾能力和定位精度，而限制環境定位技術也需要具有定位準確性比較好、成本比較低等特點，所以藍牙定位技術非常適合應用在限制環境當中。

一、藍牙定位技術概述

在限制環境下進行定位可以選擇多種技術，如，WIFI、超寬帶、藍牙技術、源RFID等，但這幾種技術存在一定差異。如，超寬帶雖然定位比較精準但其需要價格比較高的設備作為支撐，所以經濟條件不太好的一般業務所有者并不會選擇這種定位技術，此外，WIFI和源RFID需要的成本也比較高，也需要價格比較高的基礎設施作為支撐。而低功耗藍牙技術不僅在全球還具有大量用戶，在中距離通信中的滲透率也比較高，而且其安裝簡單、成本低、設備使用方便，所以更適合應用到限制環境當中。

2016年出現的藍牙5，其相比之前的藍牙技術不僅傳輸速度有了顯著提升，傳輸距離也有了一定發展，理論上其可以將原來的1Mbps傳輸速度提高一倍，也就是達到2Mbps，但在實際上并不能達到這個傳輸速度，也就是能將原來的傳輸速度提高1.7倍左右。藍牙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的時間，藍牙5的實際傳輸半徑一般就是10米。雖然藍牙5和預期標準還有一定差距，但其具有很好的抗干擾能力，在限定環境中的定位準確度也非常好，配合上WIFI在限制環境下的定位精度可以接近1米。

限定環境藍牙定位技術具有的優勢主要體現在以下四方面：一、在理想情況下，藍牙定位技術的定位誤差非常小，其可以控制在1到3米范圍內;二、藍牙定位技術采用的信標設備不僅體積比較小，工作時間也比較長;三、該技術相比傳統限定環境定位技術造價更低，甚至可以達到傳統限定環境定位技術造價的十分之一;四、和WIFI定位相比藍牙定位并不太容易受到外部環境的影響，而且其還具有功耗比較低、效率比較高的特點。

限定環境下的藍牙技術主要可以分為兩種類型，一是指紋匹配定位技術，二是三角定位技術。指紋匹配定位技術適用范圍比較小，而且其成本不低，而三角定位技術不僅適用范圍比較廣，而且對于環境變化比較大的場景也能適用。

二、限制環境下藍牙定位技術的應用原理

藍牙是如何在限定環境中進行定位的呢？藍牙有特定的波段，其在廣播的時候不僅會對MAC地址進行廣播，還會對RSSI場強信息進行廣播。通過對RSSI場強信息進行分析可以發現，藍牙接收端和發射端越靠近信號強度越好，藍牙接收端和發射端越遠離信號強度越差。通過對兩者關系進行分析就可以確定兩者之間的關系。

通過在限制環境中設置藍牙Beacon，藍牙接收端就可以接收到RSSI場強信息，通過對該信息強弱度進行判斷就可以得出藍牙接收端所在位置。

在限制環境中設置的藍牙Beacon只需要電池就可以維持運行，在距離廣播距離20米范圍內兩節五號干電池就可以讓藍牙Beacon維持3到5年的運行。限制環境中的藍牙定位系統一般會配置在智能手機當中，定位誤差可以控制在1到3米范圍內，用戶利用手機程序就可以應用定位和導航服務。

三、限制環境下藍牙定位系統功能

限制環境下的藍牙定位系統主要是由兩部分組成的，一是iBeacon基站，二是帶有藍牙終端的設備。前者的發射功率可以調節，發射周期也不是固定不變的，相關人員可以根據環境情況對兩者進行調整，從而可以有效滿足精準定位要求。根據限制環境空間大小在其中安裝相應數量的iBeacon基站，當攜帶帶有藍牙終端設備的人進入限制環境當中，終端設備就可以接收來自iBeacon基站的信號，通過相應的算法就可以得出人員的精準位置。

藍牙定位系統進行定位的主要依據來自三方面，一是地圖數據，二是定位數據，三是算法。該系統不僅可以提供地圖、搜索和導航服務，還可以提供定位服務，同時可以為業務應用提供助力，為大數據分析提供幫助。

地圖服務功能：可以將從地圖數據庫中獲得的信息展示在Web端，而且地圖數據發生改變后Web端地圖也會發生相應的改變。

搜索服務：人們可以從Web端地圖中輸入自己想要查找的位置，系統就會從數據庫中進行搜索然后在Web地圖上進行標示。

導航服務：從數據庫中搜索到人們查找的位置信息后不僅可以在前臺地圖上進行表示，還可以將最佳路徑在地圖上進行顯示。

定位服務：根據從前臺獲取的信號并參考定位數據庫，通過相關算法就可以獲得用戶所在位置，還可以將位置結果在Web地圖進行顯示。

限制環境下的藍牙定位系統融合了多項定位技術，如，Wi-Fi 指紋定位、地磁定位技術等，其中還涉及到多項主流定位技術方案，通過對用戶場景進行辨別并自動選擇合適的算法和定位技術方案就可以準確得出用戶所在位置。

結語

基于藍牙定位技術具有的多項優勢，其在限定環境中獲得了很好的應用，而且藍牙定位系統不僅定位更加準確，還具有多項功能，如，導航功能、搜索功能等，既可以滿足人們的目的地指引需要，還可以滿足人們的定位導航需要，總之可以很好的滿足人們的位置服務需要。

參考文獻

[1]葛敏婕，趙子涵.基于藍牙技術的物聯網室內定位系統[J].物聯網技術，2021，11（11）：52-57.DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2021.11.016.

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

作者簡介：

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