u-blox蓝牙技术提升室内定位精准度 促进新型商业模式成长

图二：蓝牙AoA寻向的工作原理。u-blox

室内定位技术可支持超出GNSS信号范围之外的资产追踪，例如仓库、工厂、机场、医院和在地下的各种追踪应用。蓝牙寻向技术(Bluetooth Direction Finding)所导入的寻向功让用户能够以米以下等级的精准度定位室内的资产或是人员等等，为此类应用个案和商业模式带来高度成长的发展机会。

目前配备Wi-Fi或是蓝牙的设备均可做室内定位的应用，使用技术如表1所示，共有四种：Wi-Fi有「指纹」与「飞时」，蓝牙则有RSSI(Received Signal Strength Indication：接收信号强度指示)与AoA(Angle of Arrive：到达角)。

Wi-Fi的定位技术所需的硬件成本相对较高，然而能提供的精准度却低于预期。蓝牙RSSI，尽管精准度也不算高，不过由于成本低、功耗低，且兼容于目前市面上的大部分联网设备，因此已成功在房间级(room-level)定位精准度的应用中站稳脚步。为了改善定位性能，蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)在2019年推出了蓝牙寻向技术，该方法使用新型蓝牙信号和多天线阵列，测量移动标签与一个或多个静态锚点之间的蓝牙信息传播角度，为室内定位难题带来了新的解决可能性。这是首次有室内定位技术能够符合高精准度、易于部署、设备成本低，以及低功耗等各项条件。

u-blox台湾区总经理邓志浩表示「根据ABI Research预测，从2019年至2025年，蓝牙标签出货量的复合年成长率为28.3%，预估智能办公室的成长幅度最大(64.2%)，仓储和物流垂直领域的绝对数量最大(超过1.63亿)。该技术具有低功耗、低成本，以及1米以下的定位精准度等优点，因此 u-blox投入大量研发资源推动蓝牙室内定位技术的普及。」

蓝牙寻向是要测定蓝牙信号在移动标签和固定锚点之间的传播方向，有两种方式可以实现这个目的，其一是采用AoA，由锚点计算蓝牙标签传输的传入信号的方向。其二是采用AoD(Angle of Departure：出发角)，在这个方式中，由蓝牙标签来计算锚点传输信号的角度。在此聚焦于AoA，因为此方法更适合室内定位解决方案。

蓝牙寻向的工作原理有两个核心，首先是带有被称为固定频率扩展信号(CTE；constant tone extension)附加数据的新型蓝牙寻向信号。蓝牙信息的其余部分经过调变以携带数据，CTE由一连串的「1」组成，因此接收器可以使用这部分信息来准确测量信号之间的相位差。第二个核心，就是隐藏在每个锚点内部的不是单一天线，而是多天线阵列。

图二说明了移动标签发射的测向信号，是如何到达静态锚点天线阵列的各个天线。由于行进距离不同，每个天线接收到的信号，相对于其他天线都有轻微的相移，这是可以由CTE测量出来的。接下来交由锚点内建的演算法来解析此数据，以计算出信号的到达角度。

当使用多个锚点而不是单一锚点时，可以使用来自多个锚点的到达角度，以三角测量方式定位追踪器的大致位置。这需要将锚点的精确位置和方向输入定位引擎，然后运用另一种演算法，根据每个锚点计算出的到达角度，藉以算出附有标记资产的2D或3D位置。

u-blox推出的NINA-B4模块可支持蓝牙5.1标准，包括寻向功能，此模块能在高达105°C的宽广温度范围内运作，再结合其长传输距离能力，是部署于恶劣环境中的理想选择。透过采用AoA和AoD寻向技术，NINA-B4模块可同时做为发射器和接收器使用，为室内应用带来高精准度定位的性能。

另外u-blox也推出两款「探索者套件(explorer kit)」，可协助产品开发人员快速评估蓝牙寻向和开发高精准度室内定位技术的应用。XPLR-AOA-1和XPLR-AOA-2探索者套件都采用NINA-B4 蓝牙 5.1低功耗模块，是专为低功耗、简易部署和低拥有成本所设计，可轻松测试利用蓝牙技术来开发门禁控制、碰撞侦测、智能家电、室内定位和资产追踪等各种应用。

由于室内定位应用大多是用来提升作业生产力或是提高营业获利，选择解决方案时务必优先考虑定位精准度及稳定性，尤其是射频接收的抗干扰性以及寻向的演算法软件的一致性。u-blox具有专业核心技术与完整支持资源，确保客户能够降低成本、加速开发、改善流程，提昇场域管理的效率和竞争力。