杨小青

（山西建筑职业技术学院 计算机工程系，山西 晋中 030619）

0 引 言

精准定位是无线传感器工作效率的重要指标之一，主流的无线定位技术主要基于测距算法和测角算法。测距算法的核心技术是测量各节点间的距离、信号强度。常用的定位算法有三边测量法、三角测量法以及最大似然估计等。三边测距技术包括：接收信号强度RSSI（received signal strength indication）测量法、到达时间ToA（time of arrival）测量法；而测角算法的思想是通过信号相位信息或多输入多输出天线，计算信号达到角AoA（angle of arrival）进行定位［1］。目前蓝牙定位系统广泛采用指纹法，该方法网络布设简易，但指纹采集需要耗费较大人力和较多时间［2］。为此，本文设计了基于有向天线和RSSI的蓝牙无线定位基站。

1 总体结构

蓝牙定位基站设计思想及总体结构如图1所示。

图1 蓝牙定位基站结构图Fig.1 Diagram of BLE locating structure

蓝牙无线定位基站的成功实现，关键在于信号的测量及准确获取，使用四根定向天线，与水平面的定向角度分别为0°、90°、180°、270°，通过不同方向的天线，增强信号接收能力，并通过各方向信号的接收增益能力来获取角度分辨力；中心处使用一根全向鞭状天线来获取均匀的空间增益，对接收到的信号强度辅助判定广播定位节点的距离。

蓝牙模块选择符合BLE4.0协议的低成本、低功耗的CC2541芯片；广播接收模式选择私有模式［3］。与传统标准协议相比，此模式广播频率高、接收RSSI值更稳定。对于MCU模块，考虑到需要接收蓝牙模块UART接口传递的RSSI值，所以选择STM32F1系列实现定位算法，并以极坐标的形式通过RJ45接口汇总至服务器平台，供前端用户进行位置展示。……