前景巨大的AoX蓝牙测向技术

说到定位，室内定位，不管是GPS定位、WIFI定位，网络定位还是UWB超高频定位等等，不断提升精度肯定是这些室内定位一直都在努力的方向。随着蓝牙5.1规范的发布，蓝牙测向技术同样备受关注，已经成为了一种低成本、低功耗的室内定位技术。
 

 

（一米以下的蓝牙测向定位，Silicon Labs）

 
为什么蓝牙AoX定位技术适用于室内定位服务？
 
首先，不论是何种定位技术，我们最先关注，最先发问的肯定是其定位精度。蓝牙测向能够做到1m以内的精度。需要指出的是，蓝牙AoX的测向定位和以往基于蓝牙信标或者基于RSSI的定位是不同的，基于蓝牙信标或者基于RSSI的定位精度算不上很高（虽然也是米级别的定位，但是精度一般在2-5米）。
 
另外蓝牙AoX的测向定位功耗相比此前的蓝牙定位技术功耗更低。根据目前的蓝牙测向技术，在一颗纽扣电池供电的情况下，能维持五到十年的工作寿命。另一个更敏感的考量点还是在BOM成本上，设计这种蓝牙tags的成本根据目前的芯片组件市场价格不超过1美金，当然前提是量大。
 
蓝牙AoX测向这种功能，能够很简便地被嵌入到其他的蓝牙产品中，譬如目前的可穿戴设备、医疗设备，而且不需要其他硬件改动，这种极为便捷的技术功能提升省去了很多困难和顾虑。而且蓝牙全球标准统一的规范也比较利于协作。
 
蓝牙AoX定位技术目前主要的应用场景
 
资产管理是目前蓝牙AoX定位技术非常大的一个应用场景，而且潜在的市场需求也很大，这类场景主要使用定位技术来跟踪重要资产。根据调研机构Gartner给出的市场预估，对于室内资产追踪有需求的企业将超过六成。
 
另一个耳熟能详的应用场景就是室内导航。这类应用与移动机器人的室内导航目标不一样，蓝牙AoX定位技术解决的精准定位是在米级别的大范围的导航，类似于通过手机APP查找目标定位然后进行室内导航。虽然现在也有通过手机基站定位的技术，但是根据亲身经历，基站定位有时候并不是那么准确，同时它不能把室内的路径优化出来。
 
蓝牙测向：到达角（AoA）与出发角（AoD）
 
蓝牙测向到达角的架构并不复杂，一个发射端，一个接收端。发射端将无线电广播发射出去，接收端通过测量无线电到来的角度来知道发射端的方向在哪。基本原理并不复杂，通过多个测量就能精确定位到位置。
 
对于一个asset来说，如果asset想要被精准定位，只需要在蓝牙广播或者连接包后面加上CTE。CTE并不会占用整个蓝牙的数据包，它会保证现有蓝牙的功能。单一的蓝牙天线即可完成测量，并不需要额外的硬件只需要做软件的升级。
 
对于locator来说，需要从CTE中得到IQ data，基于IQ data能够算出方位角和海拔高度。当然也可以把IQ data传输到后端去处理。因此locator需要一个天线阵列，这为数不多的硬件需求其实也不算复杂。
 

 

（AoA简图，Silicon Labs）

 
蓝牙5.1规范规定了AoA必须基于连接或者周期性广播这两种模式，这两种模式都需要locator对每一个检测目标分配一定的内存，对于RAM受限的设备而言这会是很大的限制。在AoD这边，挑战在同步上，同步要求RX的时间会非常长，并且不可避免地要求检测目标的软件会更复杂。解决AoA的限制可以将CTE放在蓝牙5.0的拓展广播之后，而不是放在周期性广播或者连接包之后。这样可以大大减少内存需求。拓展广播的原理我们不过多涉及，这种做法也减轻了检测目标处相当多的软件负担，是一种领先的增强AoA可拓容性的方法。
 
小结
 
这种看似基本的能力显著增强了蓝牙定位服务能力，虽然离大规模商用还有一定距离，但蓝牙测向室内定位的前景是巨大的，不少做BLE的厂商都开始在这个方向上布局。