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蓝牙aoa定位原理,蓝牙实现原理

时间:2023-05-05 11:59:00 阅读:203004 作者:1340

1 AOA/AOD的概述

5.1 有个特性加入了AOA和AOD定位应用,实现了厘米级别的定位功能,效果不错

1.1 AOA(达到角)

1 发射端:
(1)一个tag
(2)单天线的
(3)数据包为cte广播数据
2 接收端
(1)阵列天线
(2)通过CTE广播信号得到IQ结果

1.2 AOD(出发角)

1 接收端:
(1)一个天线
(2)通过CTE广播信号得到IQ结果
2 发射端
(1)阵列天线
(2)数据包为cte广播数据

2 AOA整体系统模块

基于nrf硬件平台:
1:需要一个tag
2:阵列天线解析IQ数据
3:显示终端

3 IQ信号讲解

AOA引入了IQ信号,目的是通过IQ信号,得到相位角度,主要是正交特性

3.1 阵列天线的切换模型

通过按顺序将至少两个天线连接到同一接收器(可以添加更多天线),可以测量相位差 (+)


下图所示是一个星座图,其中显示了来自 2 个天线的信号矢量。如果所有天线都位于线路上且具有固定距离 d,则相邻天线之间的相位差 μ 将保持不变


为了获得对 +(相位)的准确估计,应删除信号中所有其他有意的相位移。连接 CTE AoA 解决方案通过在数据包末尾添加 CTE 来实现此目的

3.2 CTE 数据包特征

为了获得Φ(相位)的良好估计,应去除信号中所有其他故意的相移。连接CTE AoA解决方案通过在数据包末尾添加CTE来实现此目的。

3.3 CTE 数据包具体格式


**注意:**这使接收器有时间先同步解调器,然后将来自 CTE 的 I/Q 样本存储到无线电 RAM 中。然后,应用程序层提取 I/Q 数据。
I/Q 样本用于估计天线之间的相位差。当接收器获得 AoA 数据包时,RF 内核将触发一个事件,该事件将导致天线切换的开始。RF 内核将在 CTE 的防护期后开始对 I/Q 数据进行采样,采样数据将存储在无线电 RAM 中。

通过比较从不同天线收集的 I/Q 数据,用户可以获得天线之间的相对相位差

3.4 相位角的计算

两根天线计算相位差

4 到达角度的计算

最后一步是将相移 (+) 转换回 AoA (+)。如果 = 为负数,则表示天线 2 领先于天线 1。在这种情况下,= 也是负数,但这并不会导致任何数学问题,因为 和 函数是为正数和负数定义的。为了避免任何不必要的并发症,我们将考虑在这里 - 是积极的。sin()arcsin()

射电波和天线阵列之间的角度为 α。根据下图,我们知道罪(+)=r/d,和d是天线1和天线2之间的距离,这是已知的。那么我们需要弄清楚的只是 r 。

r 是到达天线 1 后,事件波需要行驶到天线 2 的距离。我们发现天线 1 和天线 2 之间的相位差为 α,因此额外距离 r 等于传入信号的波长 * =/(2°)。

r= * =/(2])

5 确定tag的坐标

根据达到角度和三角定位的原理,实现定位,具体的算法链接算法地址

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