什么是AOA測距？

到達角度測距(Angle-of-Arrival：AOA)：基于信號到達角度的定位算法是典型的、基于測距的定位算法，在無線傳感網絡應用中，AOA（到達角度測距）作為網絡節點自定位一種常見的定位算法，其主要特點有：成本低、定位精度高等。主要是通過一些應用固件探測發射信號的到達方向，然后根據接收節點與始發節點之間的交錯夾角，再利用三角測量或者是其他角位推算出發送信號中存在未知節點的位置，在目前無線應用市場中被廣泛利用。

關于AOA算法的基本原理

在無線信號傳輸過程中，在對信號傳輸中信號傳播方向構成的不同角度、范圍的天線陣列信號，不同的天線所接收到的信號都會存在一個接收信號時間差，而這個時間差則可以用來對應不同的信號到達角度，這就是AOA技術基于信號到達角度定位算法的基本原理，可以參考下圖。

按照不同信號到達角度構成的時間差這樣的思路來看，從信號傳輸的角度上來說，AOA算法的核心理論就是需要計算到不同天線所接收的時間差。就是在藍牙芯片開放藍牙射頻端的載波振幅和相位收發值時，根據不同的天線陣列設計使用I/Q（相位值）值計算出信號到達角度方位，再通過兩個不同方位的接收端，就可以判斷出發射端的精確位置（這個誤差大約為125px，目前市場上較為高精度的數據）。

常見的時間差計算方法

不同天線上信號到達時間差的計算方法有兩種：

①在接收到信號時，采用信號時延計算方法進行確定，再結合信號當前傳播速率以及陣列幾何分布來計算到達角度。

②Beamforming——波束成形技術，將從不同方向的信號進行加強放大，然后按照不同方向上的信息強度來確定到達角度。

根據到達角度進行定位具體算法

在基站的位置已知的條件下，基站發送的信號到達兩個已經被定位的節點：基站1到設備之間連線與基準方向的夾角α1，同時基于此方向畫一條射線L1；同樣基站2到設備之間連線與基準方向的夾角α2，基于此方向畫一條射線L2。那么射線L1與射線L2的交點就是設備的到達角位置。

將基站BS1的坐標記作(x1,y1)，BS2的坐標記作(x2,y2)，被測節點坐標為(x,y)。

假設α1和α2均不為90°，則兩射線的直線方程分別為 y?y1=k1(x?x1)，y?y2=k2(x?x2)，其中k1=tan(α1)，k2=tan(α2)

假設基站BS1的坐標為(0,0)，BS2的坐標為(1,0)，α1=30°，α2=120°，求被定位節點的代碼如下:

x1=0;y1=0;x2=1;

y2=0;α1=30;

α2=120;k1=tan(α1/180pi);k2=tan(α2/180pi);

x=(k1x1-k2x2-y1+y2)/(k1-k2)

y=(k1k2(x1-x2)-k2y1+k1y2)/(k1-k2)

結果為

x = 0.750，y = 0.433

(x,y)=(0.75,0.433)即為被定為節點的位置。

若α1或α2為90°時，兩射線方程為x=x1或x=x2，和另一射線聯立即可求得被測節點位置。

AOA技術物聯網應用場景

AOA定位技術作為目前室內定位的主要無線技術之一，可以向對象標簽提供精準定位信息，還可以用于對人員活動軌跡的跟蹤，以及對室內固定資產的的控制，目前主要的應用場景有：

①智慧城市——超市商場：商場中的定位服務以及商場中的商品可以進行標簽固定，避免出現取貨不付錢的情況。

②工業智能化——工廠：可以給工人進行定位，并對工作區域進行優先級/權限劃分。除此之外，還可以對工業機器人進行定位操作，為其規劃線路并控制其工作等等。

審核編輯：湯梓紅