近期公布的蓝牙5．1规范有效地创立了精确定位BLE发射器和接收器的方法。作者：Dialog半导体公司MarkdeClercq近期版本的蓝牙通信标准于2019年1月份公布。蓝牙5．1最值得注意的功能是分辨蓝牙发射器和接收器方向的有效地方法。

该规范还包括了目的加快通信和提升能效的其他进展。不少蓝牙IC制造商早已公布了具备新的5．0规范功能的硬件。

以下我们大约讲解一下蓝牙5．1带给的变化，并例举一家供应商如何早已开始使用该新的规范。早已有蓝牙接收器用信号强度来估计到蓝牙发射器的距离。

5．1规范获取了两种更为精确定位的方法，代价是用于多个升空／接管天线。要构建抵达角度（AoA）方法，接收器必需最少有两个天线（大于间距为6．2厘米），而发射器可以只有一个天线。

通过AoA方法，接收器用于接管到的多个信号来计算出来出有信号源的角度。类似于地，离开了角度（AoD）方法必须发射器具备最少两个天线。接收器可以只有一个天线，接管多个信号并计算出来出有信号源的角度。在蓝牙5．1中构建的抵达角度（AoA）方法中，例如动态定位系统（RTLS）中的标签之类的设备从单个天线升空信号。

接收器包括多个天线，因为每个接管天线到升空天线的距离有所不同，从而接收器可以得出结论相位差。在离开了角度（AoD）方法中，例如蓝牙定位信标通过天线阵列升空信号，而像智能手机这样的接管设备用于单个天线来接管信号，并将信号解码以计算出来出有比较信号方向。这种寻向方法目标用作室内定位系统，例如寻路系统。必须留意的一点是：遵循5．1规范的设备范围与早期版本的设备范围完全相同。

但是当障碍物在视线内时，用于信号强度定位蓝牙源的准确性不会相当严重上升。三角测量的能力将有可能构建动态定位系统和室内定位系统等功能。该寻向功能用于同相和向量（IQ）取样来测量天线接管的RF振幅。在AoA方法中，取样过程应用于阵列中的每个天线，一次一个，按照阵列设计设置好的顺序。

取样数据通过主机控制器模块（HCI）传送到蓝牙协议栈，然后用算法计算出来出有一台设备相对于另一台设备的方向。蓝牙协议的某些部分已变更，以反对IQ取样和在协议栈中的较高层用于IQ样本。细节显得有点简单。

例如，在链路层，有一个称作恒定频率拓展信号（CTE）的新字段，它获取一个恒定的频率和波长信号材料，可以对照其展开IQ取样。5．1规范还对GATT（标准化属性配置文件）展开了一些强化，GATT定义了两个BLE设备用于称作服务和特性的概念往返传输数据的方式。

这些强化一般来说是为了提高能效，和构建蓝牙设备之间更慢的问候。但其中有些是为未来要公布的规范版本的强化功能做到打算。彻底说道，5．1规范定义了BLE客户端如何可以在曾多次通信过且并未发生变化的两个设备之间跳过服务查询的步骤。

客户端现在可以推断出它所相连的设备与先前相连的类型完全相同，并且客户端早已内存了属性表格。如果某些细节完全相同，则客户端可以要求跳过部分相连协议，因为它早已享有了所需的数据。

这有可能派上用场的典型应用于是蓝牙智能门锁，智能手机可以在主人相似时打开门。服务查询只需在用户第一次关上智能锁住时展开一次。用户在第一次关上门锁时可能会有延后，但从那之后，门锁的号召完全是瞬间的。

蓝牙5．1中的AoA和AoD功能目的为动态定位系统（RTLS）和室内定位系统（IPS）带给更高的精度。用作物品追踪的蓝牙动态定位系统设置调用加装在整个场地中多个相同方位的蓝牙接收器，一般来说称作定位器。定位器相连到又称为定位引擎的集中式服务器。

将又称为标签的蓝牙发射器摆放到系统要追踪的物品上。标签周期性地向定位引擎发送到信号，定位引擎估计每个定位器的方位。

在室内定位系统中，又称为定位信标的蓝牙发射器摆放于相同方位。参观者一般可以用于智能手机上的应用程序来收看定位信标。应用程序用于接管到的信号强度来计算出来只不过时方位。

先进设备的架构蓝牙5．1包括的新功能为蓝牙控制器带给了额外的计算出来开销。某些架构功能可以对额外处置工作带给协助。

例如，三角测量处置可以使用简单的算法。因此，包括数字信号处理和大容量内存的架构十分简单。另外，由于三角测量牵涉到来自多个天线的信号，因此蓝牙控制器必需包括处置所牵涉到的多个RF信号的功能。

由于单天线蓝牙的市场依然相当大，使用5．1标准的控制器可以通过融合用作较慢操纵外部RF电源的架构特性，来处置对多个RF路径的市场需求，而不是将电源包括在蓝牙控制器IC本身上。这种蓝牙5．1控制器芯片的一个例子就是DialogSmartBondDA1469x系列。它是第一个基于ARMCortexM33处理器的无线多核MCU系列。

该处理器具备数字信号处理和浮点功能，有助展开三角测量计算出来。此外，这些处理器具备I／O，有助以高精度掌控外部RF电源，以构建AoA和AoD定位。

用于外部RF电源处置AoA和AoD，而不是构建在蓝牙芯片中的电源，可以减少单天线蓝牙应用于的成本。此外，DA1469x器件上的内存是可拓展的，对处置简单应用于很简单，同时可以保证基本应用于的成本充足较低。减少蓝牙应用于中的功耗一般来说是不利的，所以DA1469x芯片中包括了电源管理功能，芯片中的部分功能只在必须时才打开。

例如，当应用于不落成寻向定位时，芯片将仅有为处置无线电和非常简单蓝牙功能的电路供电。当拒绝继续执行AoA或AoD任务时，整个CortexM33处理器则不会落成。Dialog半导体公司的SmartBondDA1469x系列蓝牙控制器融合了蓝牙5．1标准的AoA和AoD寻向定位特性。

该器件系列还包括一个传感器节点控制器（SNC），可自律运营并独立国家处置来自与其接口相连的传感器的数据。此外，DA1469x系列还具备内置电源管理单元，仅有在必须时启动芯片上的处置内核，同时中止了对独立国家PMIC的市场需求。关于DA1469x芯片的另一点值得注意的是，设计人员可以通过应用程序编程模块（API）取得AoA和AoD功能。

这有助设计人员需要掌控如何处置完整AoA／AoD数据的明确科学知识。DA1469xIC还有一些其他功能，它们与AoA／AoD功能涉及并不大，但对现代物联网市场需求十分简单。

这些功能还包括触觉对系统驱动器、Q电机驱动器（用作驱动混合仿真／数字钟表中的仿真钟表机芯）、LCD驱动器、用作加载传感器的高精度ADC、以及其他专用仿真模块。最后，该IC系列的一些版本包括内置电池功能，用作锂离子和锂聚合物电池电池。

右图是来自Dialog半导体公司的配备为蓝牙接收器的开发板，可检测蓝牙发射器的抵达角度（AoA）。该特定设备设置为十次／秒展开与发射器角度的测量，并在LCD上表明测量到的角度。

总而言之，蓝牙5．1引进了许多功能，可以协助设备更佳地追踪人和物品，同时强化用户体验。