【原创】重磅! 蓝牙5.1引入“寻向功能”!有望激发一大波创新应用

winniewei 提交于 周三, 02/27/2019
【原创】重磅! 蓝牙5.1引入“寻向功能”!有望激发一大波创新应用

作者:张国斌

编者注:生活给我们激发了很多创新的需求,很多人都有在家中翻箱倒柜找钥匙或者小物品的经历,于是,蓝牙防丢器出现了,它给容易健忘的盆友贴心的提醒,但是依旧没有解决在哪里找小物品的问题,还有,户外导航和定位已经很成熟,但是室内导航体验差,虽然有WiFi,NFC或者其他技术可以实现室内导航和定位但是其精度很低,现在,蓝牙5.1来了!它新增的”寻向“功能可以实现精度达厘米级的定位!以后再也不会发愁商场、酒店、会议中心内找不到目的地了!也不用担心找不到小物品了!

2月21日,蓝牙技术联盟Bluetooth SIG在北京举行媒体发布会,详细介绍了蓝牙技术联盟近日推出的蓝牙核心规范 Core specification 5.1内容和技术细节,该新蓝牙核心规范V5.1引入了期待已久“寻向功能” (direction finding),这一全新功能可帮助设备明确蓝牙信号的方向,进而帮助开发厘米级的实时定位和室内定位蓝方案,这可是一个重大突破技术!老张目测一大波新的已经走在路上了!

”目前高精度的室内定位需求很多,例如今天大家来到嘉里大酒店北京厅开会,通过导航软件导航到了酒店门口但是最后的100米其实是很关键的,我们今天谈的蓝牙寻向功能就可以解决这个,把您从酒店门口可以直接导航到北京厅。!“蓝牙技术联盟亚太区开发者关系经理任凯在解释这个新功能时候这样举例说明。”此外,这个功能在室内寻物、物流仓储等方面都有很大潜力。“

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他表示蓝牙技术目前应用广泛,从音频传输、数据传输拓展到位置服务、设备网络领域都有覆盖,而从2016年开始,蓝牙就成为手机标配,现在蓝牙技术已经延伸到平板、汽车、音频娱乐设备、互联设备、智能楼宇、智能家居、智能工业、智能城市等,他预测蓝牙设备的年出货量将从2018年的40亿增长到2022年的52亿!

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目前,基于位置的蓝牙服务解决方案通常分为两类:接近类解决方案和定位系统。如今,接近类解决方案可借助蓝牙,解读两台设备何时彼此靠近,以及相距距离的近似值。该类别同时包括物品追踪(item finding)解决方案(如个人财物标签)及地标(Point of Interest; PoI)信息解决方案(如邻近感知Beacon)

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“未来蓝牙会大量应用在新兴领域,如今天发布的寻向功能就会激发很多的新的应用。”他指出,“我们预计到2022年,基于定位服务的蓝牙出货量将达4亿!”

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蓝牙寻向技术技术原理

任凯表示目前蓝牙使用的接近类和定位类解决方案中,主要基于RSSI(Received Signal Strength Indication基于接收信号强度指示)定位,以如下的iBeacon定位技术举例,一般是由Beacon来发射信号,蓝牙设备定位接受,反馈信号。当用户进入、退出或者在区域内徘徊时,Beacon的广播有能力进行传播,可计算用户和Beacon的距离(可通过RSSi计算),由此可知,只要有三个即可定位但是其定位精度只能到米级。

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而蓝牙核心规范5.1是如何把精度提升到厘米级的呢?

”其实寻向不是一个新技术,早就有过,它的基本原理就是利用无线电的相位差换算出位置信息。“任凯介绍说,”在蓝牙5.1中,主要采用了两种定位技术,一种是利用到达角(Angle-of-Arrival:AOA)测量技术,是通过测试发射器和接收器直接的到达方向然后通过三角定位获得发射器和目的物的方位和距离的技术,主要针对RTLS(实时定位系统)、物品追踪和地标信息。

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其工作原理是发射器通过单一天线发送特殊的数据封包,而接收器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,从接收到的信号中获取IQ样本,通过数据计算得出信号的相对方位。任凯表示AOA也适合反向追踪,医疗设备管理等。

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还有一种方式是利用出发角(Angle of Departure)测量,也是利用信号相位差技术,主要是针对室内定位系统(IPS),它的工作原理是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,而接收器通过单一天线接收信号,然后从接收到的信号中获取IQ样本,在了解发射器内的天线排布后,通过数据计算得出信号的相对方向和距离,这个测向技术适合完成室内物品管理,物流、仓储等。

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任凯表示通过引入全新寻向功能,蓝牙接近类解决方案将能够添加与设备方向相关的功能。例如,物品追踪解决方案将不仅可以告知用户已临近财物标签位置,还能让用户了解其所处的方向,显著提升用户体验。

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而定位系统可采用蓝牙来明确设备的物理位置,例如可用于资产跟踪的实时定位系统(Real Time Location System, RTLS)和可用于室内导航的室内定位系统(Indoor Location System, IPS)。通过添加全新寻向功能,此类定位系统可将位置精度提升至厘米级。

寻向还能激发什么创新?

任凯表示蓝牙寻向功能的增加有望激发很多创新应用例如通过手机可以实现汽车自动打开----在车内安装定位器,判断驾驶人的角度,如果已经到车门前可以自动打开车门,也可以用于门禁系统,通过角度判断符合条件的人员是否已经接近大门从而自动开合,而博物馆美术馆也可以通过这个功能实现精准地讲解,此外,他还表示目前蓝牙技术已经实现了mesh的网络拓扑,例如很多酒店或楼宇已经使用了mesh照明灯具和开关,把这些节点可以是天然的具备寻向功能AOD的发射机或者AOD接收机,这个融合可以激发充很多创新,未来这方面的融合会很多。

有人担心寻向干扰问题,对此任凯表示蓝牙技术联盟寻向功能的增加是在链路层定义了一个名为Constant Tone Extension(CTE)的新字段(参见下图)。 CTE领域的目的是提供恒定的频率和波长信号材料,可以对其进行IQ采样。所以不用担心干扰问题。

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另外,他表示蓝牙技术联盟每年会在北美、亚洲、欧洲举办三场UPF,届时蓝牙技术联盟会员公司可以带自己的产品进入到会场当中实际的进行互联互通测试以及抗干扰性测试,所以蓝牙技术在抗干扰方面有很多积累,“对于室内抗干扰,还需要实际应用端例如定位服务供应商在铺设蓝牙定位装置时机型测试和考虑。”他强调。

目前已经有一些厂商开发出了符合蓝牙5.1标准的蓝牙芯片,例如2月25日Dialog半导体就发布了DA1469x系列产品,它就支持蓝牙5.1 ,可以到达角度(Angle of Arrival)和离开角度(Angle of Departure)特性实现精准定位,Dialog业务总监Mark De Clercq表示凭借其世界级的无线电前端性能和可配置协议引擎,DA1469x可为楼宇门禁和远程无钥开锁系统等需要精准室内定位设备开辟了新的机会,他表示,在寻向功能实现中,天线设计至关重要,Dialog提供天线参考设计,这是Dialog在给媒体演示蓝牙5.1开发套件。

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ABI Research高级分析师Andrew Zignani表示:“自低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)2010年正式推出以后,开发者就能够利用蓝牙为消费类、零售、医疗保健、公共场所及制造领域的各类应用创建功能强大、低成本的位置服务解决方案。全新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,使部署更加灵活,更具可扩展性,且能够应对未来需求,进一步加速蓝牙在当前基于位置服务市场当中的普及率,同时为全新的应用和用例开启商机。”

任凯表示已经有公司通过蓝牙5.1提升工业管理效率,例如NGK Ceramics就利用蓝牙5.1实现资产高效管理,并减少了浪费。

据他介绍,蓝牙核心规格5.1版本包含寻向功能,该版本已可供开发者使用,有兴趣的盆友可以登录蓝牙技术联盟获得,www.bluetooth.com 。他表示蓝牙技术联盟也在对用于验证新蓝牙产品的蓝牙技术联盟工具Launch Studio进行更新,以支持寻向功能。他表示一些厂商也可以通过软件升级让芯片方案升级到5.1。

本土的创新者们!加油创新吧!

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