藍牙5.1規范增加了準確的定位能力，這是許多業界期盼的物聯網(IoT)應用的基本用例。

藍牙5突發猛進，并且帶來了許多相關功能，人們可能會認為這陣子很難再精益求精了。不過，盡管新版本的編號只是5.1，和5似乎相差不遠，但藍牙5.1其實是非常重要的。

通過藍牙找到前行道路

測向是藍牙5.1的一項主要功能，它可以將產品和物品在三維空間中的絕對定位帶入低功耗無線連接的世界。

這是對低功耗藍牙功能庫的非常重要的補充。我們認為它對室內定位應用產生的影響有如GPS對戶外定位生產的影響一樣巨大。GPS技術已經從根本上改變了汽車、人和物品在宏觀尺度上的行進和跟蹤，而藍牙測向功能可以對建筑物和房產內的微觀尺度應用產生相似的影響。

藍牙技術聯盟(SIG)預計，到2022年，每年將會推出4億個藍牙定位服務產品。

建立在藍牙信標的成功之上

使用藍牙技術的實時定位服務(RTLS)已經面市幾年了。這是通過引入藍牙信標實現的，藍牙信標可以給出目標之間的距離或接近度的近似數值。例如，這可能是客戶接近航空公司值機柜臺的距離。

信標的方法是基于接收信號強度指示(RSSI)，監測來自源頭的無線電信號的強度。RSSI方法很有用，不過，它比較粗枝大葉。除了傳統上RSSI帶來的僅距離信息之外，到達角(AoA)和離開角(AoD)數據可以為人們帶來精確的方向。

使用角度來定位的方法

到達角(AoA)和出發角(AoD)這兩個概念是藍牙5.1測向功能的核心。

使用AoA，設備或標簽僅使用一根天線發送特定的測向分組數據，接收設備或定位器則具有多根天線，來自標簽的輸入信號將以彼此相差非常小的時移到達這些天線。這些天線接收的信號相位變化被采樣為信號的IQ分量。然后，通過在定位器處使用相關算法，這些樣本數據將會生成精確的坐標信息。

這個方法非常適合特定物品查找和興趣點(PoI)應用。

AoD方法則與此相反，確定方向的關鍵設備(例如室內定位系統(IPS)中的定位信標)具有天線陣列，該定位信標通過天線陣發送分組數據。在這種情形下，接收設備(很可能是手機)將在其天線上進行IQ采樣，并且進行坐標計算。

設計復雜性

藍牙測向產品的不同設計有利有弊。若使用支持藍牙5.1測向的Nordic器件，定位器標簽的設計與常規藍牙硬件布局沒有顯著差異，因此這很簡單，實際上，這將成為藍牙測向中使用產品的大多數情形。

在定位器中樞，需要設計天線陣列并將其多路復用到藍牙SoC，因為藍牙SoC沒有多個天線端口，以免變得非常昂貴。市場上有一些器件可以補充Nordic SoC來實現這一功能。除此之外，天線陣列可能需要360度覆蓋范圍以捕獲信號，或者如果它是壁掛式單元，則可能需要180度覆蓋范圍。

現實的期望

大多數人都會認同，準確的室內定位是一項很棒的功能。但是也應該有一點謹慎的指導。所有這些都與傳輸的無線電波有關，而我們無法直接控制它們在發射器和接收器之間的傳輸路徑。障礙越少、越不擁擠，這項技術獲得的視線(LoS)場景越開闊，定位精度就會越高。當信號從墻壁、櫥柜、窗戶和人身體反彈時，相位和信號強度就會受到影響，并會引入較小或較大的誤差。無論如何，這是先進的測向解決方案，即使在非常具有挑戰性的情形下，測試結果也非常穩定精確。

簡而言之，這項技術需要針對用例進行實際測試，這樣可以很好地了解它是否適合你的產品。

典型用例

如上所述，場景越開放、越不擁擠，可能會有更好的準確性。首先，我們可以看看體育場內的定位系統。由于定位中樞可能位于球場或舞臺區域上方，這可以接收來自正在佩戴的裝置的傳輸數據。這個場景非常開放，座位垂直分層，提供了良好的LoS屬性，這個應用應當是非常有效的。

另一個很好的用例是在家里或工作場所尋找物品，讓我們把鑰匙作為最常見的“我把它放在哪里了?”的例子。通過房間里的定位器中樞，這可以很好地工作。但是，位于另一層的定位器中樞不太可能提供準確的位置，考慮到物理方面的挑戰，這是合理的。

最后，針對緊急情況進行人員定位，這是非常有價值的用例。比如一個大型購物中心或辦公大樓，并配備足夠的定位器中樞以覆蓋所有區域。例如，這可以為緊急服務提供非常準確的信息，獲取在發生火災時可能仍在建筑物中的任何人的信息。這將幫助緊急救援人員直接找到陷入困境的人，而無需在整個綜合體進行系統性的搜索(這時救援人員看不到是否有人被困在里面)，從而節省了寶貴的時間，用于更好地進行聯絡和救援或在現場進行救生護理。

作者：John Leonard，Nordic Semiconductor產品營銷經理