除了連耳機，藍牙技術還可以找鑰匙了

雖然技術尚實際落地，但底層技術的推進，最終會反饋到商業的表層上。

藍牙通信技術最早在 1994 年被電信巨頭愛立信研發，1997 年正式被命名為 Bluetooth，今天已經成為全世界通用的通信技術。據藍牙技術聯盟 2018 年年中發布的《藍牙市場最新資訊》估計，2018 年全年全世界藍牙設備的出貨量約在 40 億左右，僅智能手機、電腦和筆記本，就達到了 20.5 億左右。

不誇張地說，很少有哪個標榜智能的電子設備，會沒有藍牙功能。而我們對這項不可或缺的技術，了解又有多少呢？

1 月 29 日，藍牙技術聯盟宣布推出全新的「尋向功能」（direction finding），並稱將顯著提升基於位置服務的藍牙解決方案的性能。舉個簡單的例子，有焦慮症的盆友，出門前翻箱倒櫃找不到鑰匙或錢包，大概會急死，新的藍牙技術卻能更精準的定位到物品的位置和方向，這個定位精度，藍牙技術聯盟宣稱，將是厘米級的。

而厘米級的精準定位，熟悉物聯網的朋友大概都能感覺到，其商業化場景落地的可能性，絕不僅僅是找找東西這麼簡單。

通信技術的自我修養

廣義上的物聯網（IoT，Internet of Things）通信技術主要分為兩類：一類是短距離通信技術，如 Zigbee、WiFi、藍牙、Z－wave 等；另一類是 LPWAN（低功耗廣域網），即廣域網通信技術。而 LPWA 又可分為兩類：一類是工作於未授權頻譜的 LoRa、SigFox 等技術；另一類是工作於授權頻譜下，3GPP 支持的 2／3／4G 蜂窩通信技術，比如 EC－GSM、LTE－M、NB－IoT 等。

不同通信技術的特點，決定了其應用場景和發展路線。藍牙技術就是在短距離內讓兩個智能設備能連接在一起，比如我們熟悉的無線耳機、無線揚聲器、車載信息娛樂系統等；大概在 2010 年左右，低功耗藍牙的出現，讓其應用場景大幅度拓展，比如智能手環或是隨身的醫療設備，可以做到長時間的續航。以上都還是點對點的連接，後來在藍牙 4.0 時，出現了廣播的網路拓撲結構，可以理解為「一帶多」，這就是現在藍牙技術重要的應用方向藍牙 Beacon 室內定位，主要用在位置服務上，在澳大利亞的維多利亞州立美術館，下載 App 後，就可以進行場館內的定位和路線優化。由於眾所周知的原因，電子地圖上應用廣泛的 GPS 技術到了室內往往就抖個不停，切換為藍牙後準確度就會提升許多（額外說一句，wifi 技術同樣可以做到室內定位，但功耗較高）。在北京的大悅城和上海的宜家商場，這項技術都已經被應用，通過打開微信公眾號就可以進行定位和導航。

大概是覺得這樣還不夠，畢竟其他的通信技術也是日新月異咄咄逼人，而物聯網時代時不我待。在 2016 年 12 月，藍牙技術聯盟推出新一代的核心規格「藍牙 5」，並在次年 7 月相繼推出藍牙 mesh 網路功能。

這個 mesh 網路功能值得一說，之前的連接是點對點、點對多，而 mesh 就是多對多，多個藍牙設備之間可以相互連接。腦補一下，這種進化就像是從對講機、廣播，一下子進化到了社交網路，與之而來的就是更廣泛的應用場景。藍牙技術聯盟稱之為「革命性的變化」，彌補了藍牙技術在以往部分應用場景的缺陷，通過藍牙 mesh 將帶來在控制系統、監控系統、自動化系統等方面的應用場景，而非像以往主要集中在 C 端的電子消費品上。

套用一句熟悉的台詞，藍牙這是要從消費互聯網進軍產業互聯網了。

藍牙應用的傳統市場是手機等智能設備、音頻娛樂、汽車、互聯設備等，在藍牙技術聯盟的報告中，智能樓宇、智能家居、智能工業、智慧城市等被歸入到藍牙應用的新興市場中去，並預計至 2022 年，採用藍牙的位置服務設備年出貨量將增長 10 倍，在智能物聯網市場分一杯羹的野心昭然。

三角函數式的勝利

藍牙是一種短距離通信技術，這個距離目前大概是在 300 米左右，因此其應用場景主要會是在室內。在上一個核心規範版本當中，藍牙技術提高了傳輸速率，增加了 mesh，覆蓋範圍也增大了。但除了數據傳輸外，位置服務也是藍牙技術的重要應用。

藍牙的位置服務主要有兩種：接近類解決方案和定位系統。

簡單地說，有一個不斷發出信號的設備（藍牙標籤），和一個接收信號的設備（定位器），定位器通過收到的信號強度（RSSI）就能估算出兩者間的距離，這就是接近類解決方案。

而定位系統運用了同樣的道理，不過定位器有三個。假如有三個定位器分別告訴你這個藍牙標籤距離你有 3、4、5 米，然後以這三個定位器為圓心分別畫半徑為 3、4、5 米的圓，就會發現三個圓交會在同一個點上。幾何學上三點可以確定一個圓，反過來已知半徑的三個圓點也可以確認一個點，但可惜的是，這個精度並不高，只有米級。

對於藍牙技術期望打進的智能樓宇、智能家居、智能工業、智慧城市等領域來說，僅僅有 mesh 是不夠的，比如智能樓宇需要的精準定位，智能家居的搜索（尤其是小物件），還有在智能工廠對資產追蹤等，都需要更高的精細度。

這也是藍牙技術聯盟，在 5.1 的版本中推出尋向功能的原因。據稱，這一功能設計可以幫助設備明確藍牙信號的方向，並實現厘米級精度的定位服務。

而具體的原理是怎麼樣的呢？一個發射器的信號，如果被一個接收器接收到，那麼能感知到它們之間的距離；如果被兩個接收器接收到，而且這兩個接收器相對位置是固定的，那麼除了獲得距離發射器的大概距離外，還有這兩個接收器接收到的信號各自的方向，也即是角度。已知一條線段和兩個角能得到什麼？利用三角函數的知識就知道，會確認一個三角形，以及對應的第三個點（發射器）的位置。當然，接收器更多也會更準確，但至少要有兩個。

這就是所謂利用到達角（Angle of Arrival）方法，發射器通過單一天線發送特殊的數據封包，以陣列排布的多個天線由於天線到發射器的距離不同，接收到的信號存在相位差，在有源天線之間切換時，從接收到的信號中獲取 IQ 樣本，通過數據計算得出信號的相對方位。

而如果是多個發射器和一個接收器，就是出發角（Angle of Departure）方法，原理大致類似，但到達角方法更適用於物品追蹤和地標信息，而出發角方法更適用於室內定位系統。這樣同樣是三邊定位，和以前只知道距離相比，再加上三個對應角度後，既可以大幅提升精確度了。由於增強精準度依靠的是原理改造而非增強信號強度，其能耗並不會增加。

值得一提的是，這項技術的原理實際在其他的通信技術中已經得到了應用，可以說是成熟的技術，不過多是在室外，在藍牙技術中是首次採用。其實際應用後，假如物品上貼著標籤，找東西就不再是大致的範圍而是有更詳細的方位了，應用到倉儲物流上，以前的藍牙位置服務可以告訴貨架上有多少貨物和品類，而現在增加了尋向功能，具體的位置和角度也可以確認。不久前藍牙技術聯盟的會員公司之一，將非標準的 AOA、AOD 系統解決方案，在美國一家陶瓷廠進行了應用，對貨品和運輸工具進行實時定位，來優化流程節省人力。

Mesh 尋向=？

應該認識到，尋向功能對藍牙來說並不是孤立的，藍牙技術聯盟亞太區開發者關係經理任凱介紹，除了解決普遍性的室內定位問題外，在有了藍牙 Mesh 網路之後，例如像酒店的照明系統，可以通過藍牙的鏈路實現集約型的控制。而燈球，煙感、路由器等設備，再加入天線可以天然的成為尋向功能的接收機或發射機，來實現更進一步的物質服務。除了智能樓宇、智能城市外，在藍牙應用傳統的領域，例如車載設備，加入尋向功能也可以識別車主的具體位置，在車內還是在車外。

實際僅就 Mesh 來說，應用範圍就已經很廣泛。在 1 月 9 日，藍牙技術聯盟宣布成立了全新智能家居專項組，旨在面向智能家居及相關應用創建更多藍牙 mesh 模型規格，目前全球已經有 60 余家會員。值得一提的是，這一專項組的中國氣息很濃厚，討論將用中文進行，開會時間也已被時間為準，成員中包括阿里巴巴、聯發科、美的集團 IoT 公司、小米等耳熟能詳的公司。專項組主席由阿里巴巴集團標準化部高級主管劉大鵬擔任，劉大鵬曾表示：「藍牙 mesh 模型在加強智能家居設備間互聯互通方面發揮著非常重要的作用。」

目前尋向功能還未進入到藍牙設備的實際使用中，由於藍牙技術聯盟本身並不生產藍牙設備，任凱表示，需要等待會員公司研發相應的產品，考慮到藍牙技術的產業鏈漫長，距離其落地還將有一段時間，而是否將會有更高的商用成本等問題，也還不確定。不過他相信，這將是藍牙技術發展的大趨勢。

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