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

藍(lán)牙技術(shù)豐富的解決方案及應(yīng)用場景

2017年，SIG發(fā)布了針對多點(diǎn)對多點(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、音頻及娛樂設(shè)備上，都預(yù)裝了藍(lán)牙的硬件，眾多移動操作平臺，也都提供了對藍(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)的競爭力。對于開發(fā)者而言，無論是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)牙解決方案帶來顯著的性能提升。在2月下旬舉辦的藍(lán)牙技術(shù)媒體見面會上，SIG亞太區(qū)開發(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)用場景，以及未來發(fā)展前景。據(jù)介紹，尋向功能可幫助設(shè)備明確藍(lán)牙信號的方向，進(jìn)而幫助開發(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，該版本已可供開發(fā)者使用。

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藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟亞太區(qū)開發(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)牙來確定兩臺設(shè)備的相對位置，用于追蹤錢包、寵物等個人財(cái)務(wù)。比如，在錢包中加入防丟器的標(biāo)簽，它會發(fā)出周期性廣播，當(dāng)你發(fā)現(xiàn)錢包不在身邊時，可以打開APP，只要錢包在附近，就可以識別通信范圍內(nèi)的已知標(biāo)簽，找到你錢包的大體位置。

另一類是地標(biāo)信息解決方案，運(yùn)用藍(lán)牙鏈路來確定兩臺藍(lán)牙設(shè)備是否鄰近以及相互之間的大致距離，可用于接近營銷。例如，當(dāng)我們進(jìn)入商場或超市時，可以通過手機(jī)接收這些場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)聽到的標(biāo)簽的距離，當(dāng)三個或三個以上的定位器監(jiān)聽到相同的標(biāo)簽時，可以通過三邊測量來估算標(biāo)簽的位置，能達(dá)到“米級”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，當(dāng)你進(jìn)入商場后，會收到打開宜家微信公眾號的相關(guān)提示，只要打開藍(lán)牙，就可以在商場內(nèi)通過藍(lán)牙Beacom實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位和方向?qū)ぃ軌蚝芊奖愕恼业侥阆胍サ哪骋恢付ㄎ恢?。由此可見，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)用場景中，都用到了無線電信號強(qiáng)度RSSI—— Radio Signal Strength Indication的機(jī)制，接收到RSSI之后，通過RSSI的強(qiáng)度來虛擬這個信號的大致范圍，而定位系統(tǒng)則是通過三邊測量的方法用畫圓的這種機(jī)制來實(shí)現(xiàn)相互交集的測量算法，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

以前的接近類解決方案只能通過標(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，不僅能夠探測物品的范圍，還能給出具體方向，讓你尋著這個方向找到它。而對于定位系統(tǒng)來說，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，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)牙尋向功能通過出發(fā)角和到達(dá)角兩種方式來實(shí)現(xiàn)。

到達(dá)角場景中，有一個單天線的藍(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)端需要做兩個或多個的多天線陣列，由于接收端不同天線接收到同一無線電信號，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，周期性的通過各個天線來發(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，定時的接收來自各個天線發(fā)出來的數(shù)據(jù)包，在接收機(jī)這一端提取不同天線發(fā)出無線電信號的相位差，并根據(jù)所測出的天線之間的距離，計(jì)算出對應(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)定位場景。

單純的講解技術(shù)原理很難理解，任凱以具體的場景舉例，找鑰匙是個很常見的場景，如果我們在鑰匙串上放一個標(biāo)簽，傳統(tǒng)的藍(lán)牙接近類解決方案只能檢測到信號強(qiáng)度，并判斷是否正在靠近，但是鑰匙串在哪個方向卻無法確定。有了AOA和AOD的方法，就可以通過RSSI、通過三邊測量方法來探測鑰匙的范圍，并通過到達(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)，必然會加速藍(lán)牙在位置服務(wù)市場的普及，并為全新的應(yīng)用開啟新的商機(jī)。

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