藍牙尋向技術提升室內定位精準度
促進新商業模式成長

2022, SEP. 12

新聞來源:全球安防科技網

藍牙尋向技術(Bluetooth Direction Finding)是首次有室內定位技術能夠符合高精準度、易於部署、設備成本低,以及低功耗等各項條件,讓用戶能夠以公尺以下等級的精準度定位室內資產或是人員等,也為此類應用和商業模式帶來高度成長的發展機會。

●4大室內定位應用,藍牙尋向技術脫穎而出

目前配備Wi-Fi或是藍牙(Bluetooth)的設備均可做室內定位的應用,使用技術共有4種——Wi-Fi有指紋(Fingerprinting)與飛時(Time-of-Flight),藍牙則有接收信號強度指示(Received Signal Strength Indication, RSSI)與到達角(Angle of Arrive, AoA)。

Wi-Fi的定位技術所需的硬體成本相對較高,然而能提供的精準度卻低於預期。藍牙RSSI,儘管精準度也不算高,不過由於成本低、功耗低,且相容於目前市面上的大部分聯網設備,因此已成功在房間級(room-level)定位精準度的應用中站穩腳步。為了改善定位性能,藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)在2019年推出了藍牙尋向技術(Bluetooth Direction Finding),該方法使用新型藍牙信號和多天線陣列,測量行動標籤與一個或多個靜態錨點之間的藍牙訊息傳播角度,為室內定位難題帶來了新的解決可能性。這是首次有室內定位技術能夠符合高精準度、易於部署、設備成本低,以及低功耗等各項條件,讓用戶能夠以公尺以下等級的精準度定位室內資產或是人員等,也為此類應用和商業模式帶來高度成長的發展機會。

u-blox台灣區總經理鄧志浩表示:「根據ABI Research預測,從2019年至2025年,藍牙標籤出貨量的複合年成長率為28.3%,預估智慧辦公室的成長幅度最大(64.2%),倉儲和物流垂直領域的絕對數量最大(超過1.63億)。該技術具有低功耗、低成本,以及1公尺以下的定位精準度等優點,因此u-blox投入大量研發資源推動藍牙室內定位技術的普及。」


●藍牙尋向AoA,更適合室內定位解決方案

藍牙尋向是要測定藍牙信號在行動標籤和固定錨點之間的傳播方向,有兩種方式可以實現這個目的,其一是採用AoA,由錨點計算藍牙標籤傳輸的傳入信號方向;其二是採用AoD(Angle of Departure,出發角),在這個方式中,由藍牙標籤來計算錨點傳輸信號的角度。在此聚焦於AoA,因為此方法更適合室內定位解決方案。

藍牙尋向的工作原理有兩個核心,首先是帶有被稱為固定頻率擴展信號(CTE, constant tone extension)附加數據的新型藍牙尋向信號。藍牙訊息的其餘部分經過調變以攜帶數據,CTE 由一連串的「1」組成,因此接收器可以使用這部分訊息來準確測量信號之間的相位差。第二個核心,就是隱藏在每個錨點內部的不是單一天線,而是多天線陣列。

由於行進距離不同,每個天線接收到的信號,相對於其他天線都有輕微的相移,這是可以由CTE測量出來的。接下來交由錨點內建的演算法來解析此數據,以計算出信號的到達角度。當使用多個錨點而不是單一錨點時,可以使用來自多個錨點的到達角度,以三角測量方式定位追蹤器的大致位置。這需要將錨點的精確位置和方向輸入定位引擎,然後運用另一種演算法,根據每個錨點計算出的到達角度,藉以算出附有標記資產的2D或3D位置。


●藍牙尋向定位模組及套件,可降低成本、加速開發

u-blox推出的NINA-B4模組可支援藍牙5.1標準,包括尋向功能。此模組能在高達105°C的寬廣溫度範圍內運作,再結合其長傳輸距離能力,是部署於惡劣環境中的理想選擇。透過採用AoA和AoD尋向技術,NINA-B4模組可同時做為發射器和接收器使用,為室內應用帶來高精準度定位的性能。

另外,u-blox也推出兩款「探索者套件(explorer kit)」,可協助產品開發人員快速評估藍牙尋向和開發高精準度室內定位技術的應用。XPLR-AOA-1和XPLR-AOA-2探索者套件都採用NINA-B4藍牙5.1低功耗模組,是專為低功耗、簡易部署和低擁有成本所設計,可輕鬆測試利用藍牙技術來開發門禁控制、碰撞偵測、智慧家電、室內定位和資產追蹤等各種應用。

由於室內定位應用大多是用來提升作業生產力或是提高營業獲利,選擇解決方案時務必優先考慮定位精準度及穩定性,尤其是射頻接收的抗干擾性以及尋向的演算法軟體的一致性。u-blox具有專業核心技術與完整支援資源,確保客戶能夠降低成本、加速開發、改善流程,提升場域管理的效率和競爭力。