蓝牙定位技术的探讨及测试方法,蓝牙测试方法和标准( 三 ) _蓝牙定位技术的探讨及测试

图6 AoD定位模型
如图7，d为发射天线阵列中两个天线的距离，为两个天线的相位差，为波长，根据公式1，计算得到离开角度。

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图7 离开角度计算
2.3蓝牙寻向的技术优势
相对于现有的蓝牙定位技术方案，寻向技术的引入，对定位精度的改进有了新的突破口。
首先，蓝牙感知是根据接收信号强度的变化，分析距离远近变化，受无线环境影响，存在较大的不确定性。寻向技术则通过发信方信号，无需信号强弱分析，直接计算发信方的方向。所以，蓝牙寻向在物品查找和兴趣热点两种服务的应用中，优势更加明显。
其次，现有的实时追踪和室内定位的应用中，根据信号强度测距，会带来很大的误差。如果引入寻向技术，结合方向信息和信号测距结果，能得到更准确的位置信息。
因此，蓝牙寻向的引入，让蓝牙定位有了更大的发展空间。
2.4蓝牙寻向的实现难点
如图8，蓝牙5.1在信号的尾部引入了CTE部分（constant Tone Extension），CTE由内容为全1的符号组成，CTE所含符号的数量由上层协议决定。接收机是通过对CTE数据的采样分析，得到波长，相位。在计算公式1中，参数波长、相位差和天线距离直接影响了寻向的误差。

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图8 蓝牙5.1的信号格式
首先，波长由发射信号频率决定。因为CTE由全1的符号组成，CTE部分的频率为调频后的频率，真实的波长由载波频率和调制频率的准确性来决定。
其次，是接收方通过信号采集，分析得到的结果。如图9所示，多天线发射或者接收时，需要在各个天线上依次发送信号，每次切换天线时，需要预留一个切换时隙，作为保护间隔。所以，天线切换和相位的连续性也会对寻向计算产生影响。

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图9 CTE信号收发时隙
最后，由于电路板的布置和天线形态的不同，天线距离d存在不确定性，本文在载波频率为2402MHz，天线距离d为80mm ，测试角度不变的情况下，在天线距离d的误差从0递增到40mm时，分析对角度计算结果的影响。如图10，图中曲线分别为理想角度和实际计算角度，理想角度保持恒定，当天线距离的误差增大时，实际计算的角度有递增趋势。

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图10 天线距离误差对寻向结果的影响
减少上述因素带来的影响，就能进行更精确的寻向。而使用测试仪表对产品的性能测试，构建相应的测试模型，能从测试数据上分析产品的寻向精度，同时，也能对产品的寻向结果进行校准。
3 蓝牙5.1的测试根据蓝牙寻向产品的分类，蓝牙组织在测试规范中分别对到达角度（AoA）和离开角度（AoD）的产品，制定了发射机和接收机的测试项目[4] 。
发射机的测试项目，包含发射功率，发射机的载波频率误差以及频谱漂移，另外，AoD产品具有多天线，工作时多天线分时发射信号，所以，需要测试AoD产品天线切换时的射频性能，保持功率和相位的稳定性。
接收机的测试项目，针对被测件寻向的要求，需要对接收到的信号功率和相位进行计算。AoA产品具有多天线，工作时多天线分时接收，每个天线准确的计算相位信息，是寻向精度的保证。