测向技术纳入5.1版规范 蓝牙定位迈向厘米等级

为满足室内定位市场不断成长的需求，蓝牙SIG在日前推出蓝牙5.1，并将测向功能(Direction Finding)正式纳入规范中，使搭载了蓝牙技术的装置可侦测蓝牙信号方向，提供厘米等级的定位精准度。新规范的推出可望为蓝牙在定位市场的发展注入新的动能，而相关IP与芯片商也陆续推出相应的解决方案，抢攻室内定位服务的庞大商机。

测向定位成蓝牙5.1最大亮点

蓝牙SIG亚太区资深区域经理李佳蓉表示，从垂直应用和消费性市场的角度来说，测向功能是本次规范更新的最大亮点，蓝牙SIG也希望能通过更精准的定位服务，让消费者感受到蓝牙5.1技术对生活带来的裨益。

2013年苹果推出基于低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)的信标(Beacon)装置iBeacon，可进行地标信息传送、室内导航以及资产跟踪，开启蓝牙在定位服务的应用大门。蓝牙5.0以前的Beacon定位服务，大多是基于接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication, RSSI)原理，可侦测信号源的信号强度，并概算出物体间的距离。虽然目前蓝牙Beacon已可支持许多种室内定位的应用，但都只能提供概略的估计值，无法精准定位物体位置，也使得市场的开拓受到限制。而为更好地满足应用市场的需求，蓝牙5.1正式将基于到达角(Angle of Arrival, AoA)/接收角(Angle of Departure, AoD)定位法的测向功能纳入规范中。

结合两种定位原理　蓝牙5.1精准度进化关键

Nordic区域销售经理陈俊志解释，蓝牙5.1是在射频物理层中导入信号强度与IQ的信息，再搭配硬件上阵列天线与软件上的演算方式计算出相对位置。而过去的低功耗蓝牙Beacon定位技术主要是使用智能手机接收多个信标所发送出来的信号，并在手机中根据每个不同信标的信号强度进行多角度演算取得定位信息。

上述两者的差异在于是否在硬件上使用阵列天线与射频物理层中所多出来新定义信号强度与相位的信息，这也是主要定位精准度能够提升的重要因素。要特别注意的是，蓝牙5.1定位方案对距离的估算仍是基于RSSI技术。

蓝牙5.1考验硬体/软体整合

导入测向功能对于蓝牙定位装置设计上最大的不同在于，AoA/AoD接收器与发射器其中一个必须有两组以上的天线阵列，并导入运算所需的演算法，才能进行方位判断。因此，从既有的蓝牙定位方案升级到蓝牙5.1版本，须进行硬件设备更换。

谈到蓝牙5.1解决方案开发重点，要实现厘米等级的精准度除了必须要有良好的天线系统，系统与演算法的整合也是关键。为此，该公司在蓝牙5.1解决方案除了采用比市面上其它低功耗蓝牙方案更高阶的处理器强化运算效能，也与系统整合商(SI)合作，优化整体定位系统。

蓝牙5.1带旺室内定位市场

蓝牙定位服务可分为两大类，第一类是近接(Proximity)方案，通过蓝牙链路判定两个装置间的距离，常见的应用包含物件搜寻(Item Finding)和地标信息(PoI Beacon)解决方案；第二类是蓝牙定位系统，通过蓝牙信号判定装置实际位置，需要较完善的基础设施与系统布建，在实际应用上又可分为即时定位系统和室内定位系统。

物件搜寻解决方案：将个人资产标签(Tag)加装在钱包、钥匙等随身物件上，再通过中央装置(如手机中的应用程序)来接收标签信号，达到防丢失的功能。

地标信息解决方案：通过蓝牙链路推送相关信息，用户只要开启蓝牙功能，就可以接收到信号范围内之蓝牙Beacon发送的信息。常见应用包括商场中的近距离感知营销。

即时定位系统：此定位系统是基于RSSI原理，通过多个接收器所发射的信号来进行三边测量法，进一步算出物体所在的位置，可达到公尺等级的精准度。主要应用在资产跟踪，例如医院可在设备或仪器上安装蓝牙标签，并通过布建在建筑物各处的蓝牙接收器Beacon接收物品信号，进行即时定位。

室内定位系统：此定位系统同样是基于RSSI原理，只是运作模式与即时定位系统解决方案相反。先将蓝牙发射Beacon部署在建筑物内的固定地点。如此一来，访客就能通过终端装置的应用程式来接收Beacon信号进行定位。通过从确切地点发出的Beacon信号以及RSSI技术，应用程序便能利用三边测量法计算出访客当下的所在位置。常见的应用场景包括大型商场、车站的室内定位。

室内/户外定位技术互补　推升定位系统效能

从技术特性来看，蓝牙传输距离较短，且无法在户外大量建置发射点，所以较适合使用于室内。而GPS仅能通过接受卫星信号计算方位，所以适用于户外定位。不过，GPS有一个较明显的缺点是功耗大，接受器往往须使用较大容量的电池。对此，陈俊志指出，蓝牙定位技术提升后，可与GPS进行整合，在不同场域中形成互补，装置可先通过GPS在户外先粗略取得大约定位数据，再通过蓝牙5.1测向功能计算较精细的定位缩小范围或是用户在室内的场域，借此优化定位系统效能，同时降低功耗。