測向技術(shù)納入5.1版規(guī)范　藍(lán)牙定位邁向厘米等級

為滿足室內(nèi)定位市場不斷成長的需求，藍(lán)牙SIG在日前推出藍(lán)牙5.1，并將測向功能(Direction Finding)正式納入規(guī)范中，使搭載了藍(lán)牙技術(shù)的裝置可偵測藍(lán)牙信號方向，提供厘米等級的定位精準(zhǔn)度。新規(guī)范的推出可望為藍(lán)牙在定位市場的發(fā)展注入新的動能，而相關(guān)IP與芯片商也陸續(xù)推出相應(yīng)的解決方案，搶攻室內(nèi)定位服務(wù)的龐大商機。

測向定位成藍(lán)牙5.1最大亮點

藍(lán)牙SIG亞太區(qū)資深區(qū)域經(jīng)理李佳蓉表示，從垂直應(yīng)用和消費性市場的角度來說，測向功能是本次規(guī)范更新的最大亮點，藍(lán)牙SIG也希望能通過更精準(zhǔn)的定位服務(wù)，讓消費者感受到藍(lán)牙5.1技術(shù)對生活帶來的裨益。

2013年蘋果推出基于低功耗藍(lán)牙(Bluetooth Low Energy)的信標(biāo)(Beacon)裝置iBeacon，可進(jìn)行地標(biāo)信息傳送、室內(nèi)導(dǎo)航以及資產(chǎn)跟蹤，開啟藍(lán)牙在定位服務(wù)的應(yīng)用大門。藍(lán)牙5.0以前的Beacon定位服務(wù)，大多是基于接收信號強度指示(Received Signal Strength Indication, RSSI)原理，可偵測信號源的信號強度，并概算出物體間的距離。雖然目前藍(lán)牙Beacon已可支持許多種室內(nèi)定位的應(yīng)用，但都只能提供概略的估計值，無法精準(zhǔn)定位物體位置，也使得市場的開拓受到限制。而為更好地滿足應(yīng)用市場的需求，藍(lán)牙5.1正式將基于到達(dá)角(Angle of Arrival, AoA)/接收角(Angle of Departure, AoD)定位法的測向功能納入規(guī)范中。

結(jié)合兩種定位原理藍(lán)牙5.1精準(zhǔn)度進(jìn)化關(guān)鍵

Nordic區(qū)域銷售經(jīng)理陳俊志解釋，藍(lán)牙5.1是在射頻物理層中導(dǎo)入信號強度與IQ的信息，再搭配硬件上陣列天線與軟件上的演算方式計算出相對位置。而過去的低功耗藍(lán)牙Beacon定位技術(shù)主要是使用智能手機接收多個信標(biāo)所發(fā)送出來的信號，并在手機中根據(jù)每個不同信標(biāo)的信號強度進(jìn)行多角度演算取得定位信息。

上述兩者的差異在于是否在硬件上使用陣列天線與射頻物理層中所多出來新定義信號強度與相位的信息，這也是主要定位精準(zhǔn)度能夠提升的重要因素。要特別注意的是，藍(lán)牙5.1定位方案對距離的估算仍是基于RSSI技術(shù)。

藍(lán)牙5.1考驗硬體/軟體整合

導(dǎo)入測向功能對于藍(lán)牙定位裝置設(shè)計上最大的不同在于，AoA/AoD接收器與發(fā)射器其中一個必須有兩組以上的天線陣列，并導(dǎo)入運算所需的演算法，才能進(jìn)行方位判斷。因此，從既有的藍(lán)牙定位方案升級到藍(lán)牙5.1版本，須進(jìn)行硬件設(shè)備更換。

談到藍(lán)牙5.1解決方案開發(fā)重點，要實現(xiàn)厘米等級的精準(zhǔn)度除了必須要有良好的天線系統(tǒng)，系統(tǒng)與演算法的整合也是關(guān)鍵。為此，該公司在藍(lán)牙5.1解決方案除了采用比市面上其它低功耗藍(lán)牙方案更高階的處理器強化運算效能，也與系統(tǒng)整合商(SI)合作，優(yōu)化整體定位系統(tǒng)。

藍(lán)牙5.1帶旺室內(nèi)定位市場

藍(lán)牙定位服務(wù)可分為兩大類，第一類是近接(Proximity)方案，通過藍(lán)牙鏈路判定兩個裝置間的距離，常見的應(yīng)用包含物件搜尋(Item Finding)和地標(biāo)信息(PoI Beacon)解決方案；第二類是藍(lán)牙定位系統(tǒng)，通過藍(lán)牙信號判定裝置實際位置，需要較完善的基礎(chǔ)設(shè)施與系統(tǒng)布建，在實際應(yīng)用上又可分為即時定位系統(tǒng)和室內(nèi)定位系統(tǒng)。

物件搜尋解決方案：將個人資產(chǎn)標(biāo)簽(Tag)加裝在錢包、鑰匙等隨身物件上，再通過中央裝置(如手機中的應(yīng)用程序)來接收標(biāo)簽信號，達(dá)到防丟失的功能。

地標(biāo)信息解決方案：通過藍(lán)牙鏈路推送相關(guān)信息，用戶只要開啟藍(lán)牙功能，就可以接收到信號范圍內(nèi)之藍(lán)牙Beacon發(fā)送的信息。常見應(yīng)用包括商場中的近距離感知營銷。

即時定位系統(tǒng)：此定位系統(tǒng)是基于RSSI原理，通過多個接收器所發(fā)射的信號來進(jìn)行三邊測量法，進(jìn)一步算出物體所在的位置，可達(dá)到公尺等級的精準(zhǔn)度。主要應(yīng)用在資產(chǎn)跟蹤，例如醫(yī)院可在設(shè)備或儀器上安裝藍(lán)牙標(biāo)簽，并通過布建在建筑物各處的藍(lán)牙接收器Beacon接收物品信號，進(jìn)行即時定位。

室內(nèi)定位系統(tǒng)：此定位系統(tǒng)同樣是基于RSSI原理，只是運作模式與即時定位系統(tǒng)解決方案相反。先將藍(lán)牙發(fā)射Beacon部署在建筑物內(nèi)的固定地點。如此一來，訪客就能通過終端裝置的應(yīng)用程式來接收Beacon信號進(jìn)行定位。通過從確切地點發(fā)出的Beacon信號以及RSSI技術(shù)，應(yīng)用程序便能利用三邊測量法計算出訪客當(dāng)下的所在位置。常見的應(yīng)用場景包括大型商場、車站的室內(nèi)定位。

室內(nèi)/戶外定位技術(shù)互補推升定位系統(tǒng)效能

從技術(shù)特性來看，藍(lán)牙傳輸距離較短，且無法在戶外大量建置發(fā)射點，所以較適合使用于室內(nèi)。而GPS僅能通過接受衛(wèi)星信號計算方位，所以適用于戶外定位。不過，GPS有一個較明顯的缺點是功耗大，接受器往往須使用較大容量的電池。對此，陳俊志指出，藍(lán)牙定位技術(shù)提升后，可與GPS進(jìn)行整合，在不同場域中形成互補，裝置可先通過GPS在戶外先粗略取得大約定位數(shù)據(jù)，再通過藍(lán)牙5.1測向功能計算較精細(xì)的定位縮小范圍或是用戶在室內(nèi)的場域，借此優(yōu)化定位系統(tǒng)效能，同時降低功耗。