【51CTO.com原創(chuàng)稿件】自2010年藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth Special Interest Group，簡(jiǎn)稱SIG)推出藍(lán)牙4.0起，低功耗藍(lán)牙BLE開(kāi)始在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中充當(dāng)著不容忽視的角色，無(wú)線耳機(jī)、車載娛樂(lè)系統(tǒng)等音頻傳輸場(chǎng)景，醫(yī)療健康裝置、可穿戴設(shè)備等數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景，物品追蹤等位置服務(wù)場(chǎng)景，以及控制、監(jiān)控及自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，隨處可見(jiàn)藍(lán)牙的身影。

藍(lán)牙技術(shù)豐富的解決方案及應(yīng)用場(chǎng)景

2017年，SIG發(fā)布了針對(duì)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可助力大規(guī)模設(shè)備網(wǎng)絡(luò)解決方案的部署，極大地拓寬了藍(lán)牙的應(yīng)用場(chǎng)景。今年1月，SIG宣布成立全新智能家居專項(xiàng)組(Smart Home Subgroup)，面向智能家居及相關(guān)應(yīng)用創(chuàng)建更多藍(lán)牙m(xù)esh模型規(guī)格。據(jù)悉，全球已有60家成員公司參與到了新的智能家居專項(xiàng)組，進(jìn)行mesh模型的開(kāi)發(fā)。

實(shí)際上，目前藍(lán)牙技術(shù)的普及率非常高，智能手機(jī)、平板電腦、PC、汽車、音頻及娛樂(lè)設(shè)備上，都預(yù)裝了藍(lán)牙的硬件，眾多移動(dòng)操作平臺(tái)，也都提供了對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的軟件支持，這使得藍(lán)牙技術(shù)擁有非常強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于開(kāi)發(fā)者而言，無(wú)論是iOS，watchOS，Android，tvOS，還是Linux，Windows，macOS，藍(lán)牙技術(shù)都有非常好的軟件和硬件支持。

時(shí)隔不久，藍(lán)牙技術(shù)又添新成果，SIG推出全新“尋向功能”(direction finding)，該功能有望為基于位置服務(wù)的藍(lán)牙解決方案帶來(lái)顯著的性能提升。在2月下旬舉辦的藍(lán)牙技術(shù)媒體見(jiàn)面會(huì)上，SIG亞太區(qū)開(kāi)發(fā)者關(guān)系經(jīng)理任凱向記者介紹了尋向功能的技術(shù)原理與主要應(yīng)用場(chǎng)景，以及未來(lái)發(fā)展前景。據(jù)介紹，尋向功能可幫助設(shè)備明確藍(lán)牙信號(hào)的方向，進(jìn)而幫助開(kāi)發(fā)解讀設(shè)備方向的藍(lán)牙接近(proximity)解決方案，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)位置精度的藍(lán)牙定位系統(tǒng)。藍(lán)牙核心規(guī)格5.1版本已包含尋向功能，該版本已可供開(kāi)發(fā)者使用。

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藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟亞太區(qū)開(kāi)發(fā)者關(guān)系經(jīng)理任凱

藍(lán)牙位置服務(wù)解決方案的兩大類別

任凱表示，基于位置服務(wù)的藍(lán)牙解決方案大致可以分為兩大類：一是接近類解決方案，二是定位系統(tǒng)。

接近類解決方案也分為兩類應(yīng)用：一類是物品追蹤，借助藍(lán)牙來(lái)確定兩臺(tái)設(shè)備的相對(duì)位置，用于追蹤錢(qián)包、寵物等個(gè)人財(cái)務(wù)。比如，在錢(qián)包中加入防丟器的標(biāo)簽，它會(huì)發(fā)出周期性廣播，當(dāng)你發(fā)現(xiàn)錢(qián)包不在身邊時(shí)，可以打開(kāi)APP，只要錢(qián)包在附近，就可以識(shí)別通信范圍內(nèi)的已知標(biāo)簽，找到你錢(qián)包的大體位置。

另一類是地標(biāo)信息解決方案，運(yùn)用藍(lán)牙鏈路來(lái)確定兩臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備是否鄰近以及相互之間的大致距離，可用于接近營(yíng)銷。例如，當(dāng)我們進(jìn)入商場(chǎng)或超市時(shí)，可以通過(guò)手機(jī)接收這些場(chǎng)所推送的提示或促銷信息。

藍(lán)牙定位系統(tǒng)則分為實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(RTLS)和室內(nèi)定位系統(tǒng)(IPS)兩大類。RTLS可確定設(shè)備的物理位置，定位器能夠估算自身與基于RSSI監(jiān)聽(tīng)到的標(biāo)簽的距離，當(dāng)三個(gè)或三個(gè)以上的定位器監(jiān)聽(tīng)到相同的標(biāo)簽時(shí)，可以通過(guò)三邊測(cè)量來(lái)估算標(biāo)簽的位置，能達(dá)到“米級(jí)”精度的定位，這項(xiàng)解決方案主要用于資產(chǎn)追蹤領(lǐng)域。

而IPS主要用于室內(nèi)導(dǎo)航，目前已經(jīng)有一些實(shí)際案例。例如在上海宜家寶山商場(chǎng)，當(dāng)你進(jìn)入商場(chǎng)后，會(huì)收到打開(kāi)宜家微信公眾號(hào)的相關(guān)提示，只要打開(kāi)藍(lán)牙，就可以在商場(chǎng)內(nèi)通過(guò)藍(lán)牙Beacom實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位和方向?qū)?，能夠很方便的找到你想要去的某一指定位置。由此可?jiàn)，藍(lán)牙定位和室內(nèi)導(dǎo)航已經(jīng)是一項(xiàng)非常成熟的技術(shù)。

在這些藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景中，都用到了無(wú)線電信號(hào)強(qiáng)度RSSI—— Radio Signal Strength Indication的機(jī)制，接收到RSSI之后，通過(guò)RSSI的強(qiáng)度來(lái)虛擬這個(gè)信號(hào)的大致范圍，而定位系統(tǒng)則是通過(guò)三邊測(cè)量的方法用畫(huà)圓的這種機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)相互交集的測(cè)量算法，進(jìn)行室內(nèi)的定位。

全新藍(lán)牙尋向功能 定位精確至厘米級(jí)

以前的接近類解決方案只能通過(guò)標(biāo)簽知道你所要尋找的物品是否在你附近，不能告訴你物品的具體方向。而尋向功能打破了接近類解決方案的局限性，不僅能夠探測(cè)物品的范圍，還能給出具體方向，讓你尋著這個(gè)方向找到它。而對(duì)于定位系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，尋向功能更利于資產(chǎn)追蹤，因?yàn)橐郧暗奈恢梅?wù)解決方案可以知道貨架上有多少貨物以及其具體品類，但是卻不清楚某一貨物的具體存放位置，有了藍(lán)牙尋向功能以后，不僅能夠知道貨物的所在方向，還能將定位精確至厘米級(jí)，可以根據(jù)方向快速進(jìn)行資產(chǎn)追蹤，具有重要意義。

實(shí)際上，藍(lán)牙尋向功能所用到的無(wú)線電尋向并不是一項(xiàng)新技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在航空、航海以及野生動(dòng)物追蹤等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了，只是這些領(lǐng)域使用的頻段可能更高。

藍(lán)牙尋向功能通過(guò)出發(fā)角和到達(dá)角兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

到達(dá)角場(chǎng)景中，有一個(gè)單天線的藍(lán)牙發(fā)射機(jī)，周期性的發(fā)送一些特殊的數(shù)據(jù)包，在藍(lán)牙的接收機(jī)端需要做兩個(gè)或多個(gè)的多天線陣列，由于接收端不同天線接收到同一無(wú)線電信號(hào)，所接收到的相位有所差別，因此可以根據(jù)相位差和與發(fā)射機(jī)的距離測(cè)算到達(dá)角，從而算出發(fā)射端的方向。到達(dá)角的這種機(jī)制也被成為AOA(Angle of Arrival)，非常適用于物品追蹤等接近類解決方案。

出發(fā)角的場(chǎng)景與到達(dá)角剛好相反，發(fā)射機(jī)是多天線，周期性的通過(guò)各個(gè)天線來(lái)發(fā)射低功耗藍(lán)牙的一些特殊數(shù)據(jù)包，接收機(jī)是單天線，定時(shí)的接收來(lái)自各個(gè)天線發(fā)出來(lái)的數(shù)據(jù)包，在接收機(jī)這一端提取不同天線發(fā)出無(wú)線電信號(hào)的相位差，并根據(jù)所測(cè)出的天線之間的距離，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的方向。出發(fā)角的這種機(jī)制也叫做AOD(Angle of Departure)，主要用于定位系統(tǒng)以及室內(nèi)定位場(chǎng)景。

單純的講解技術(shù)原理很難理解，任凱以具體的場(chǎng)景舉例，找鑰匙是個(gè)很常見(jiàn)的場(chǎng)景，如果我們?cè)阼€匙串上放一個(gè)標(biāo)簽，傳統(tǒng)的藍(lán)牙接近類解決方案只能檢測(cè)到信號(hào)強(qiáng)度，并判斷是否正在靠近，但是鑰匙串在哪個(gè)方向卻無(wú)法確定。有了AOA和AOD的方法，就可以通過(guò)RSSI、通過(guò)三邊測(cè)量方法來(lái)探測(cè)鑰匙的范圍，并通過(guò)到達(dá)角和出發(fā)角，進(jìn)行方向的尋找。任凱表示，全新的藍(lán)牙尋向功能將與現(xiàn)有的RSSI的定位機(jī)制相互融合，補(bǔ)償和校準(zhǔn)，使得藍(lán)牙的定位精度實(shí)現(xiàn)質(zhì)的提升。

來(lái)自藍(lán)牙數(shù)據(jù)聯(lián)盟的內(nèi)部數(shù)據(jù)顯示，位置服務(wù)是藍(lán)牙技術(shù)增長(zhǎng)最快的解決方案領(lǐng)域之一，預(yù)計(jì)到2022年每年產(chǎn)品出貨量將超過(guò)4億。全新的尋向功將使藍(lán)牙更好地滿足位置服務(wù)行業(yè)中不斷變化的需求，解決室內(nèi)定位的痛點(diǎn)，大幅提升定位精度，其部署靈活、可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，必然會(huì)加速藍(lán)牙在位置服務(wù)市場(chǎng)的普及，并為全新的應(yīng)用開(kāi)啟新的商機(jī)。

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