編者按：本文來自微信公眾號“曲奇泡芙”（ID: YummyCookiePuff）。

生活中我們常常有這樣的體驗，開車到了一個商場停車場停車之后，由于在忙其他的事情，常常導致“短暫性失憶”而忘記了車停在了哪里。對于不少缺乏“路感”的朋友，停車場對于他們來說是一個大迷宮，找車浪費個半小時是家常便飯的事情。

傳統的通過車鑰匙控制鳴笛的方式可以在較短距離尋車，車鑰匙通過RFID的方式發送指令到車，信號較好的感應區間是在10多米左右（空曠場地可以稍遠）。

進入智能網聯汽車時代，為了給車主提供更好的便利性，避免人肉記住停車位的麻煩，越來越多的尋車方式被挖掘——懶惰是科技進步的驅動力。

一方面聯網后的汽車可以將自己的GPS位置信息上傳至云端，以便用戶在手機APP上查看自己的車輛位置。另一方面，基于遠程控制的鳴笛閃燈功能解除了車鑰匙鳴笛在距離方面的局限性。

然而，基于衛星定位的GPS只適合車輛在室外的場景，到了封閉的室內停車場只能提供車輛的大致位置，誤差可達數百米。而對于一些地下停車場，由于沒有蜂窩網絡信號的覆蓋，遠程鳴笛控制功能則可能處于失效狀態。

現在也有部分大型的商場停車場安裝上了基于攝像頭的車輛位置識別方案。比如北京朝陽大悅城，微信關注商場公眾號并綁定車牌信息，車輛在停車場停車后，停車場的攝像頭識別到車牌信息便會給你的微信推送一條停車位置的信息，便于你稍后尋車。

在不依賴于停車場建設的通用尋車方案方面，部分智能行車記錄儀產品提供了基于攝像頭的遠程實時查看功能方便尋車，然而這同樣也較大依賴于蜂窩網絡的信號覆蓋。

藍牙5標準的發布以及今年一月份新發布的藍牙5.1標準，其中長距離模式（Long Range Mode）和測向功能（Direction Finding）等幾個新特性，為尋車問題提供了一種新的解決思路。

藍牙5技術在空曠場地的理論最大傳播距離可達1公里左右，相對于4.0的版本有較大的提升。在藍牙5之前，提高藍牙傳播距離的唯一辦法是通過提高無線電波的傳輸電流，這對產品的電消會有較大的影響并不適用于有低功耗要求的產品。

藍牙5相對之前的版本在低功耗模式下除了提供了2Mbps的高速模式，還引入了125kbps和500kbps的長距離模式，通過降低傳輸速率來提高傳輸距離，其中500kbps相對125kbps會有更高的電流消耗。

提高距離而不增加電耗的方式除了降低傳輸速率，另一個trick是使用誤差校正。藍牙5使用了一種FEC（Forward Error Correction）編碼來做傳輸誤差校正，使用冗余傳輸多余的數據位來幫助糾正損壞的數據位。舉個例子，一種簡單的FEC編碼可以定義為當你要發送一個二進制數據"0"時，在鏈路上實際發送4倍的數據位比如“0000”，顯然增加了位數會降低傳輸速率，但它提供了一種糾錯的能力，當傳輸出現一個bit的數據損壞，對端收到“0010”時仍然可以大概率確定它傳輸的數據是“0”。在藍牙5中實際使用的FEC編碼為Hamming編碼，如下圖。

Nordic半導體使用nRF52840開發板對藍牙5長距離的測試數據顯示，對于使用1Mbps的PHY，無連接狀態下（BLE廣播）信號強度減小為0的距離為654.92米，對于使用長距離PHY@125Kbps，無連接模式下信號強度減小為0的距離為1300米。建立BLE連接后的測試結果相近。Silicon Labs的BGM13P模組規格標明配合長距離PHY使用最大可達600米的范圍。

Gary Sims在應用層面使用同樣的開發板在現實生活中做了個主觀感受的測試，在如下圖超過100米的一個場地上兩端的藍牙5開發板仍能成功建立連接進行數據傳輸。測試同時表明金屬性質的建筑障礙物的對藍牙的無線傳輸速率影響非常大。

藍牙5.1標準中一個重要的特性是引入了AoA（Angle of Arrival，到達角）和AoD（Angle of Departure，出發角）測向方法。AoA是藍牙接收器Rx測量藍牙發送器Tx相對自己的角度，而AoD則是藍牙發送器Tx測量自己相對于藍牙接收器Rx的角度。先來看看效果，Silicon Labs的一個demo視頻展示了AoA可以實現較高精度的方向測量。

AoA方法的基本原理在于藍牙芯片開放藍牙射頻端的載波振幅和相位值收發（I/Q值），通過天線陣列來計算到達角度，事實上在AoA進入藍牙5.1標準前已有芯片廠商研發產品支持該定位方法。如下圖（來源：TI CC2640R2），Pt為發射器，接收器的兩個天線同一時間接收到的信號相位不同（天線之間距離小于波長）。

假設相位差為Φ，天線之間距離為d，則按下圖的幾何關系可以換算出到達角θ=arcsin(λΦ/2πd)，其中λ為波長。

通過AoA方法，藍牙接收器可以測算出發送器的方位信息，使用兩個接收器同時進行AoA測向則可以測算出發送器的準確位置（兩條射線交點），如下圖（來源：TI CC2640R2）。實際應用場景中，由于噪音，障礙物反射及信號屏蔽的存在，AoA定位會遇到更多的挑戰，通過增加天線來多點測算減少誤差是一種常用的方法。另外使用二維的矩陣天線陣列或圓形的天線陣列可以測量出包含相對高度信息的三維空間角度。

結合藍牙5的長距離模式和AoA定位，車聯網手機應用可以為車主提供便捷的室內尋車和導航功能，提高用車體驗。

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