2019年02月28日 | 又出大招：蓝牙新增寻向功能，定位精度从米提升至厘米级

停车场里找不到自己的车？这样的经历似乎大多数人都有过，尤其对于方向感没那么强的人，更是一场噩梦。也许，蓝牙联盟1月28日新推的蓝牙5.1标准能够帮你解决这样的问题，新标准将允许测定蓝牙设备的方向，从而对设备进行厘米级定位。

蓝牙寻向缘起

近年来，蓝牙位置服务市场机会增长迅速。市场调研公司 ABI Research 的报告显示，预计在2022年，基于蓝牙位置服务的产品年出货量将超过4亿。越来越多的蓝牙Beacon和传感器在世界各地的智能楼宇和智能场所中得到部署。蓝牙地标信息解决方案（PoI）正在增强在博物馆和零售商店的访客体验。数百万人依赖蓝牙产品寻找追踪丢失的密钥和其他个人物品。蓝牙室内定位系统（IPS）正在帮助数百万旅客在繁忙的机场和购物者中导航，全球各地正在使用蓝牙实时定位系统（RTLS）以更好地管理资源和优化材料的流动。

蓝牙技术联盟亚太区开发者关系经理任凯

“当前，蓝牙位置服务是基于RSSI （接受信号强度，Received Signal Strength Indication）实现的，”蓝牙技术联盟亚太区开发者关系经理任凯介绍，就接近类解决方案而言，蓝牙标签周期性广播自身的存在，定位器能够基于收到的信号强度(RSSI)估算与标签的距离。定位解决方案的实现也类似：蓝牙标签定期广播自身的存在，固定定位器部署于整个设置中，如果三个及以上的定位器监听到相同的标签，通过三边测量来估算标签的位置，这样的定位可以实现“米级”精度。

但是，向来专注于开发连接、驱使创新、开拓全新的市场的蓝牙技术联盟并没有因此满足，更是在目前已经成熟的应用中寻找到了新的痛点。任凯以我们经常出现的找钱包为例，男主人公的钱包有寻物标签，通过蓝牙寻物功能，可以发现钱包在某一个固定的范围内，但是究竟在卫生间，还是在主卧，抑或是在厨房，此前的蓝牙技术是无法实现的。

所以蓝牙技术联盟在5.1协议中新增了寻向功能，这样我们不仅能够探测到钱包在某个范围，还可以提供所寻物品与手机的相对角度，通过这个角度，我们能更快速的找到钱包。这样的应用场景同样可以扩展到工厂的仓库管理，通过蓝牙的寻向功能，可以找到货品相对于仓库管理员的方向，从而实现更快速的定位。无论对于物品追踪、实时追踪和室内定位应用，蓝牙寻向功能都有非常重要的应用意义。

当蓝牙遇上无线电测向（Radio Direction Finding）

最新的蓝牙寻向功能，所实现的应用让人拍手称快，更使蓝牙工程师实现更多创意应用成为可能。任凯介绍，但实际上，蓝牙寻向所采用的技术无线电测向技术并不是一个前沿的技术，该技术20世纪初就已用于实践，目前早已广泛应用在航空、航海、救灾、野生动物追踪等领域。蓝牙5.1版本中新推的蓝牙寻向功能正是将之前在其他频段进行无线电寻向的技术，加入到蓝牙无线电中，所以这个技术是一个成熟且行之有效的技术。那么，蓝牙寻向功能如何实现呢？

据悉，蓝牙寻向功能支持两种确定蓝牙信号方向的办法，这两种办法都是基于天线阵列的使用，到达角(Angle of Arrival，简称AoA)方法和出发角(Angle of Departure，简称AoD)方法。 在到达角（AOA）方法中，被确定方向的设备，例如RTLS解决方案中的标签、物品追踪或地标信息，发射器通过单一天线发送特殊的数据封包。在接收端，拥有以阵列排布的多个天线，由于天线到发射器的距离不同，因而天线会发现所接收到的信号相位差，在有源天线之间切换时，接收装置从接收到的信号中获取IQ样本，从而通过数据计算得出信号的相对方位。

与 AoA 相反的是，在出发角(Angle of Departure)方法中， 被确定方向的设备如室内定位系统(IPS)，发射器在以阵列排布的有源天线之间切换时，发送特殊的数据封包，接收器比如IPS解决方案中的智能手机，则通过单一天线接收信号，从接收到的信号中获取IQ样本，并了解发射器内的天线排布，从而通过数据计算得出信号的相对方向。

如需了解更多蓝牙寻向技术，可参考蓝牙寻向功能白皮书：https://www.bluetooth.com/bluetooth-resources/paper-enhancing-bluetooth

总而言之，蓝牙最新的寻向功能，使得我们不仅可以使用原有的 RSSI 信号强度检测方案，还可以将寻向功能加入到现有的蓝牙定位系统中，实现更加精确的定位。

蓝牙寻向的应用潜力

任凯以物品追踪为例，使用传统的RSSI方法，只能检测到信号强度，即检测出我们与被测物品钥匙上的标签，正在靠近，但具体是什么方向，没法确定，只能通过靠近后，依靠肉眼搜寻来找到钥匙。 但是如果采用 AoA方法后，我们可以通过 RSSI 探测钥匙的范围，同时可以通过 AoA机制找到钥匙在我们的哪个方向，这样我们能够更快地定位到被测物体。

同理，实时定位系统也是类似的。当前，我们使用 RSSI 机制，只能通过信号强度和三边测量方法，来实现如图所示范围的定位。但是如果使用 AoA 方法寻向后，我们可以通过三边测量，同时实现方向的找寻。所以，蓝牙寻向功能与现有的 RSSI 定位机制，可以更多地融合到一起，相互间进行补偿和校准，从而实现精度质的提升，从米级精度提升至厘米级精度。

手机&平板电脑&个人电脑、汽车、音频和娱乐、互联设备，蓝牙技术联盟认为，传统蓝牙技术在这些领域具有非常强的竞争力和优势。此外，在智能楼宇、智能家居、智能工业以及智能城市方面，蓝牙技术都会有非常多的新型应用领域。蓝牙寻向功能的加入，也将在上述四个新型领域中产生非常多的应用案例。市场调研公司ABI Research 报告显示，预计到2022年，蓝牙设备的年出货量将达到52亿。

新兴应用推动器-智能家居联盟

蓝牙mesh网络连接技术和寻向功能的推出，加速了蓝牙进入了新兴市场的步伐， 许多智能家居的市场领头企业包括中国互联网巨头纷纷将蓝牙mesh视为未来智能家居解决方案的战略通信协议，并纳入其未来产品蓝图中。

因而，今年1月初，蓝牙技术联盟正式对外宣布成立智能家居专项组(Smart Home Subgroup)，与以往专项组不同是，智能家居专项组的讨论将会使用中文，同时专项组的开会时间也将使用北京时间。专项组未来将专注于蓝牙mesh模型(model)在智能家居领域标准的制订，从而在智能家居领域实现多供应商、互通性。智能家居专项组的首任主席由阿里巴巴代表担任，现在全球已有超过60家成员公司参与，包括阿里巴巴、GCT半导体、利尔达科技、联发科、美的集团IoT公司、Nordic半导体、Novel Bits、 S-Labs、泰凌微电子、新思科技、UL验证服务和小米等。专项组将开放所有蓝牙技术联盟的会员参与，只要您公司符合应用成员( Adopter)以上级别，即可申请加入，新成员公司可以通过蓝牙技术联盟官方网站www.bluetooth.com上”Working Groups & Committees”页面上点选”Smart Home Subgroup” (如下图)，输入成员信息并跳转至注册页面。加入智能家居专项组，除了能够了解未来技术发展以及早日进入蓝牙mesh在家居自动化的市场，也能为未来蓝牙mesh模组的标准化贡献进一份力量。