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

為滿足室內(nèi)定位市場(chǎng)不斷成長(zhǎng)的需求，藍(lán)牙SIG在日前推出藍(lán)牙5.1，并將測(cè)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(cè)藍(lán)牙信號(hào)方向，提供厘米等級(jí)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(chǎng)的發(fā)展注入新的動(dòng)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(jī)。

測(cè)向定位成藍(lán)牙5.1最大亮點(diǎn)

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(fèi)性市場(chǎng)的角度來說，測(cè)向功能是本次規(guī)范更新的最大亮點(diǎn)，藍(lán)牙SIG也希望能通過更精準(zhǔn)的定位服務(wù)，讓消費(fèi)者感受到藍(lán)牙5.1技術(shù)對(duì)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(hào)強(qiáng)度指示(Received Signal Strength Indication, RSSI)原理，可偵測(cè)信號(hào)源的信號(hào)強(qiáng)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(jì)值，無法精準(zhǔn)定位物體位置，也使得市場(chǎng)的開拓受到限制。而為更好地滿足應(yīng)用市場(chǎng)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(cè)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(hào)強(qiáng)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(jì)算出相對(duì)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(jī)接收多個(gè)信標(biāo)所發(fā)送出來的信號(hào)，并在手機(jī)中根據(jù)每個(gè)不同信標(biāo)的信號(hào)強(qiáng)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(hào)強(qiáng)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(duì)距離的估算仍是基于RSSI技術(shù)。

藍(lán)牙5.1考驗(yàn)硬體/軟體整合

導(dǎo)入測(cè)向功能對(duì)于藍(lán)牙定位裝置設(shè)計(jì)上最大的不同在于，AoA/AoD接收器與發(fā)射器其中一個(gè)必須有兩組以上的天線陣列，并導(dǎo)入運(yùn)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(jí)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(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)厘米等級(jí)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(qiáng)化運(yùn)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(chǎng)

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(gè)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(hào)判定裝置實(shí)際位置，需要較完善的基礎(chǔ)設(shè)施與系統(tǒng)布建，在實(shí)際應(yīng)用上又可分為即時(shí)定位系統(tǒng)和室內(nèi)定位系統(tǒng)。

物件搜尋解決方案：將個(gè)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(jī)中的應(yīng)用程序)來接收標(biāo)簽信號(hào)，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(hào)范圍內(nèi)之藍(lán)牙Beacon發(fā)送的信息。常見應(yīng)用包括商場(chǎng)中的近距離感知營(yíng)銷。

即時(shí)定位系統(tǒng)：此定位系統(tǒng)是基于RSSI原理，通過多個(gè)接收器所發(fā)射的信號(hào)來進(jìn)行三邊測(cè)量法，進(jìn)一步算出物體所在的位置，可達(dá)到公尺等級(jí)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(hào)，進(jìn)行即時(shí)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(yùn)作模式與即時(shí)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(diǎn)。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(hào)進(jìn)行定位。通過從確切地點(diǎn)發(fā)出的Beacon信號(hào)以及RSSI技術(shù)，應(yīng)用程序便能利用三邊測(cè)量法計(jì)算出訪客當(dāng)下的所在位置。常見的應(yīng)用場(chǎng)景包括大型商場(chǎng)、車站的室內(nèi)定位。

室內(nèi)/戶外定位技術(shù)互補(bǔ)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(diǎn)，所以較適合使用于室內(nèi)。而GPS僅能通過接受衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算方位，所以適用于戶外定位。不過，GPS有一個(gè)較明顯的缺點(diǎn)是功耗大，接受器往往須使用較大容量的電池。對(duì)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(chǎng)域中形成互補(bǔ)，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(cè)向功能計(jì)算較精細(xì)的定位縮小范圍或是用戶在室內(nèi)的場(chǎng)域，借此優(yōu)化定位系統(tǒng)效能，同時(shí)降低功耗。