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蓝牙精准定位基站开发方案 一、系统架构设计 1.1 技术选型 定位技术: 蓝牙5.1+ AoA/AoD 角度定位 + RSSI 距离估算 主控芯片: Nordic nRF52833/nRF5340(支持蓝牙5.1方向查找) 定位算法: 融合卡尔曼滤波的三角定位算法 通信协议: iBeacon, Eddystone, 自定义协议 基站设计: TDoA(Time Difference of Arrival) 基站阵列   二、硬件设计方案 2.1 基站硬件规格 // 硬件配置定义 typedef struct { uint8_t base_station_id; float position_x; // 基站X坐标 float position_y; // 基站Y坐标 float position_z; // 基站Z坐标 uint8_t antenna_array[4]; // 天线阵列配置 float calibration_offset; // 校准偏移 } BLE_BaseStation_Config; 三、核心代码实现 3.1 基站固件主程序 #include <nrfx.h> #include <nrfx_gpiote.h> #include <nrfx_clock.h> #include <nrfx_rtc.h> #include <nrfx_uarte.h> #include <nrfx_twim.h> #include "ble.h" #include "ble_advdata.h" #include "ble_gap.h" #include "nrf_log.h" #include "nrf_log_ctrl.h" #include "nrf_log_default_backends.h" #include "nrf_pwr_mgmt.h" // 定义基站参数 #define BASE_STATION_ID 0x01 #define ANTENNA_ARRAY_COUNT 4 #define SAMPLING_RATE_HZ 1000 #define MAX_DEVICES_TRACKING 32 // 设备位置结构体 typedef struct { uint8_t mac[6]; float x; float y; float z; float accuracy; uint32_t timestamp; int8_t rssi; float angle_of_arrival; uint8_t battery_level; } DevicePosition; // 全局变量 static DevicePosition tracked_devices[MAX_DEVICES_TRACKING]; static uint8_t device_count = 0; // AoA测量数据包结构 #pragma pack(push, 1) typedef struct { uint8_t preamble[2]; // 0xAA, 0x55 uint8_t device_mac[6]; // 设备MAC地址 int8_t rssi; // 信号强度 uint16_t phase_differences[3]; // 相位差测量 uint32_t timestamp; // 时间戳 uint8_t sequence_num; // 序列号 uint8_t crc8; // 校验 } AoA_MeasurementPacket; #pragma pack(pop) // 初始化基站 void base_station_init(void) { // 初始化日志系统 NRF_LOG_INIT(NULL); NRF_LOG_DEFAULT_BACKENDS_INIT(); // 初始化电源管理 nrf_pwr_mgmt_init(); // 初始化GPIO nrfx_gpiote_init(); // 初始化实时时钟 nrfx_rtc_init(); // 初始化蓝牙 ble_stack_init(); // 初始化天线切换阵列 init_antenna_array(); // 校准基站 perform_calibration(); NRF_LOG_INFO("Base Station %d Initialized", BASE_STATION_ID); } // 蓝牙栈初始化 void ble_stack_init(void) { ret_code_t err_code; // 初始化BLE栈 ble_cfg_t ble_cfg; memset(&ble_cfg, 0, sizeof(ble_cfg)); // GAP角色配置 ble_cfg.role_count_cfg.adv_set_count = BLE_GAP_ADV_SET_COUNT_DEFAULT; ble_cfg.role_count_cfg.periph_role_count = 1; ble_cfg.role_count_cfg.central_role_count = 0; ble_cfg.role_count_cfg.central_sec_count = 0; err_code = sd_ble_cfg_set(BLE_CONN_CFG_ROLE_COUNT, &ble_cfg, 0); APP_ERROR_CHECK(err_code); // 启用BLE uint32_t ram_start = 0; err_code = sd_ble_enable(&ram_start); APP_ERROR_CHECK(err_code); // 配置基站为扫描器 ble_gap_scan_params_t scan_params = { .extended = 1, .report_incomplete_evts = 0, .active = 1, .filter_policy = BLE_GAP_SCAN_FP_ACCEPT_ALL, .scan_phys = BLE_GAP_PHY_1MBPS, .interval = 0x100, // 625us * 0x100 = 100ms .window = 0x50, // 625us * 0x50 = 50ms .timeout = 0x00 // 无超时 }; err_code = sd_ble_gap_scan_start(&scan_params, &scan_buffer); APP_ERROR_CHECK(err_code); } // 天线阵列初始化 void init_antenna_array(void) { // 配置4个天线切换引脚 nrf_gpio_cfg_output(ANTENNA_PIN_1); nrf_gpio_cfg_output(ANTENNA_PIN_2); nrf_gpio_cfg_output(ANTENNA_PIN_3); nrf_gpio_cfg_output(ANTENNA_PIN_4); // 设置天线切换顺序 uint8_t antenna_sequence[4] = {0x01, 0x02, 0x04, 0x08} ; // 初始化天线切换定时器 nrfx_timer_config_t timer_cfg = { .frequency = NRF_TIMER_FREQ_1MHz, .mode = NRF_TIMER_MODE_TIMER, .bit_width = NRF_TIMER_BIT_WIDTH_32, .interrupt_priority = 4, ....

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