【51CTO.com原创稿件】自2010年蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group，简称SIG)推出蓝牙4.0起，低功耗蓝牙BLE开始在物联网领域中充当着不容忽视的角色，无线耳机、车载娱乐系统等音频传输场景，医疗健康装置、可穿戴设备等数据传输场景，物品追踪等位置服务场景，以及控制、监控及自动化系统的设备网络，随处可见蓝牙的身影。
蓝牙技术丰富的解决方案及应用场景
2017年，SIG发布了针对多点对多点的蓝牙mesh网络拓扑结构，可助力大规模设备网络解决方案的部署，极大地拓宽了蓝牙的应用场景。今年1月，SIG宣布成立全新智能家居专项组(Smart Home Subgroup)，面向智能家居及相关应用创建更多蓝牙mesh模型规格。据悉，全球已有60家成员公司参与到了新的智能家居专项组，进行mesh模型的开发。
实际上，目前蓝牙技术的普及率非常高，智能手机、平板电脑、PC、汽车、音频及娱乐设备上，都预装了蓝牙的硬件，众多移动操作平台，也都提供了对蓝牙技术的软件支持，这使得蓝牙技术拥有非常强的竞争力。对于开发者而言，无论是iOS，watchOS，Android，tvOS，还是Linux，Windows，macOS，蓝牙技术都有非常好的软件和硬件支持。
时隔不久，蓝牙技术又添新成果，SIG推出全新“寻向功能”(direction finding)，该功能有望为基于位置服务的蓝牙解决方案带来显著的性能提升。在2月下旬举办的蓝牙技术媒体见面会上，SIG亚太区开发者关系经理任凯向记者介绍了寻向功能的技术原理与主要应用场景，以及未来发展前景。据介绍，寻向功能可帮助设备明确蓝牙信号的方向，进而帮助开发解读设备方向的蓝牙接近(proximity)解决方案，实现厘米级位置精度的蓝牙定位系统。蓝牙核心规格5.1版本已包含寻向功能，该版本已可供开发者使用。
蓝牙技术联盟亚太区开发者关系经理任凯
蓝牙位置服务解决方案的两大类别
任凯表示，基于位置服务的蓝牙解决方案大致可以分为两大类：一是接近类解决方案，二是定位系统。
接近类解决方案也分为两类应用：一类是物品追踪，借助蓝牙来确定两台设备的相对位置，用于追踪钱包、宠物等个人财务。比如，在钱包中加入防丢器的标签，它会发出周期性广播，当你发现钱包不在身边时，可以打开APP，只要钱包在附近，就可以识别通信范围内的已知标签，找到你钱包的大体位置。
另一类是地标信息解决方案，运用蓝牙链路来确定两台蓝牙设备是否邻近以及相互之间的大致距离，可用于接近营销。例如，当我们进入商场或超市时，可以通过手机接收这些场所推送的提示或促销信息。
蓝牙定位系统则分为实时定位系统(RTLS)和室内定位系统(IPS)两大类。RTLS可确定设备的物理位置，定位器能够估算自身与基于RSSI监听到的标签的距离，当三个或三个以上的定位器监听到相同的标签时，可以通过三边测量来估算标签的位置，能达到“米级”精度的定位，这项解决方案主要用于资产追踪领域。
而IPS主要用于室内导航，目前已经有一些实际案例。例如在上海宜家宝山商场，当你进入商场后，会收到打开宜家微信公众号的相关提示，只要打开蓝牙，就可以在商场内通过蓝牙Beacom实现室内定位和方向导寻，能够很方便的找到你想要去的某一指定位置。由此可见，蓝牙定位和室内导航已经是一项非常成熟的技术。
在这些蓝牙技术的应用场景中，都用到了无线电信号强度RSSI—— Radio Signal Strength Indication的机制，接收到RSSI之后，通过RSSI的强度来虚拟这个信号的大致范围，而定位系统则是通过三边测量的方法用画圆的这种机制来实现相互交集的测量算法，进行室内的定位。
全新蓝牙寻向功能 定位精确至厘米级
以前的接近类解决方案只能通过标签知道你所要寻找的物品是否在你附近，不能告诉你物品的具体方向。而寻向功能打破了接近类解决方案的局限性，不仅能够探测物品的范围，还能给出具体方向，让你寻着这个方向找到它。而对于定位系统来说，寻向功能更利于资产追踪，因为以前的位置服务解决方案可以知道货架上有多少货物以及其具体品类，但是却不清楚某一货物的具体存放位置，有了蓝牙寻向功能以后，不仅能够知道货物的所在方向，还能将定位精确至厘米级，可以根据方向快速进行资产追踪，具有重要意义。
实际上，蓝牙寻向功能所用到的无线电寻向并不是一项新技术，这项技术已经在航空、航海以及野生动物追踪等领域实现了，只是这些领域使用的频段可能更高。
蓝牙寻向功能通过出发角和到达角两种方式来实现。
到达角场景中，有一个单天线的蓝牙发射机，周期性的发送一些特殊的数据包，在蓝牙的接收机端需要做两个或多个的多天线阵列，由于接收端不同天线接收到同一无线电信号，所接收到的相位有所差别，因此可以根据相位差和与发射机的距离测算到达角，从而算出发射端的方向。到达角的这种机制也被成为AOA(Angle of Arrival)，非常适用于物品追踪等接近类解决方案。
出发角的场景与到达角刚好相反，发射机是多天线，周期性的通过各个天线来发射低功耗蓝牙的一些特殊数据包，接收机是单天线，定时的接收来自各个天线发出来的数据包，在接收机这一端提取不同天线发出无线电信号的相位差，并根据所测出的天线之间的距离，计算出对应的方向。出发角的这种机制也叫做AOD(Angle of Departure)，主要用于定位系统以及室内定位场景。
单纯的讲解技术原理很难理解，任凯以具体的场景举例，找钥匙是个很常见的场景，如果我们在钥匙串上放一个标签，传统的蓝牙接近类解决方案只能检测到信号强度，并判断是否正在靠近，但是钥匙串在哪个方向却无法确定。有了AOA和AOD的方法，就可以通过RSSI、通过三边测量方法来探测钥匙的范围，并通过到达角和出发角，进行方向的寻找。任凯表示，全新的蓝牙寻向功能将与现有的RSSI的定位机制相互融合，补偿和校准，使得蓝牙的定位精度实现质的提升。
来自蓝牙数据联盟的内部数据显示，位置服务是蓝牙技术增长最快的解决方案领域之一，预计到2022年每年产品出货量将超过4亿。全新的寻向功将使蓝牙更好地满足位置服务行业中不断变化的需求，解决室内定位的痛点，大幅提升定位精度，其部署灵活、可扩展性强的特点，必然会加速蓝牙在位置服务市场的普及，并为全新的应用开启新的商机。
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