什么是BLE？

Bluetooth Low Energy（以下简称BLE）是一种用于无线通信的射频（RF）技术，可用于各种室内位置追踪用途。利用BLE技术，可以感知并追踪人员、设备、资产等的位置，从而应用于资产追踪、室内导航、近接服务等多种用途。与Wi-Fi及UWB等其他通信协议一样，BLE也可用于无线收发数据。 BLE 4.0于2010年发布，其设计旨在比之前的版本蓝牙经典版消耗更少的电量。这种节能设计促使了与智能手机及各种无线设备的集成、可穿戴设备及IoT设备的开发、电池驱动型BLE信标等多种新型蓝牙技术的出现。

BLE技术的演进

BLE技术的增长为全球蓝牙生态系统带来了根本性的变化。许多蓝牙设备已进入室内空间，目前全球拥有超过80亿个蓝牙设备。新的蓝牙兼容基础设施及工具提供了创新的位置感知功能。 自2013年苹果公司的iBeacon首次发布以来，出现了许多BLE技术。iBeacon旨在使物理信标能够与附近的无线设备进行通信，从而与iOS及Android应用程序配合使用。2015年，谷歌发布了考虑到开放性和互操作性的信标协议Eddystone。与这两个领先的信标协议一起使用的许多物理信标产品，以及位置追踪传感器和标签等其他BLE技术，使各种室内位置追踪及位置服务应用成为可能，改变了人们和设备与室内空间交互的方式。 这些技术及整体蓝牙通信协议正在不断发展。2016年推出了新的蓝牙版本Bluetooth 5.0。这一基于BLE 4.0的新版本具有更高的数据传输速度和更远的通信距离。2019年公开的Bluetooth 5.1通过寻向（direction finding, DF）实现了更准确的位置感知，预计将提供厘米级的准确度。 BLE是室内位置追踪中最受欢迎的RF技术之一，在无线设备中被广泛使用，具有低功耗、低成本、易于实现的硬件选项多以及在各种基于位置的应用中可以灵活使用的特点。

什么是BLE信标（Beacon）？

BLE信标是小型、多用途的低功耗蓝牙发射器，可被支持BLE的智能手机等无线设备感知。信标贴在墙壁或结构物上，或放置在可移动资产上，为室内定位应用提供位置参考。这支持了BYOD（Bring Your Own Device）概念，使任何人都能使用智能手机或其他内置设备与支持BLE的应用进行交互。BLE信标定位设备并提供文档、视频、App等相关内容，或者提供关于用户时间或位置的引导，引导并吸引用户参与。 信标以定期的时间间隔发射信号，以便其他支持BLE的设备感知。信标收集的位置数据由BLE设备收集并发送到IPS（室内定位系统）以确定设备的位置。这支持各种位置感知应用，还可以触发特定的操作。 信标的形状和大小各异。许多信标使用内置电池，可工作数年，或通过USB等连接供电。由于BLE技术的生产成本通常低于其他RF技术，因此它提供了体积小、价格低廉且维护需求少的硬件选项，并具有根据独特需求进行定制部署的可能性。一些信标超越了BLE，集成了加速度计或温度传感器等额外技术，以获得增强的效果。 虚拟信标允许在无需大量额外硬件的情况下添加BLE信标技术。使用虚拟蓝牙信标，可以在兼容的Wi-Fi接入点上添加天线，并与针对各种室内定位应用的额外软件工具配合使用。 许多普通的企业级Wi-Fi接入点现在都内置了BLE技术。这使组织能够将接入点作为信标和传感器使用，在不建立辅助基础设施的情况下，感知并定位正在传输信号的BLE设备。

BLE定位是如何工作的？

BLE室内定位解决方案使用支持BLE的传感器或信标，感知并定位室内空间中的智能手机或追踪标签等蓝牙设备。由传感器收集的位置数据或由信标发送到移动设备的数据，由各种定位应用程序收集并分析，在此基础上实现各种位置感知用例。

使用信标的BLE定位

BLE信标持续发射BLE信号。这些信号可以被包括智能手机及支持BLE的传感器在内的周围设备感知。当信标部署在整个室内空间的固定位置时，持续发射的信号中包含该信标的唯一标识符。该标识码根据信标通信协议周期性地与其他数据一起传输。 支持专用App或预配置服务的智能手机或其他无线设备在信标范围内时，可以以用户中心的方式接收并分析来自信标的信号，或者以服务器中心的方式将此信息发送到服务器。单个信标与设备之间的感知可激活基于近接的位置服务，从而决定信标与设备是否在彼此范围内。通过部署在整个室内空间战略位置的多个信标之间的通信，可以提取利用信标与无线设备之间关系的矢量图，从而确定设备的位置。根据应用程序的不同，确定的设备位置可以触发特定任务，或应用于各种应用程序或服务。 BLE信标也可以部署在移动设备上，这在资产追踪场景中非常有用。安装在这些移动设备上的BLE信标可以由固定的支持BLE的传感器感知并定位。

使用传感器的BLE定位

使用BLE传感器的定位利用部署在室内空间固定位置的支持BLE的传感器。这些传感器基于BLE智能手机、资产追踪标签、信标、人员胸卡、可穿戴设备等蓝牙设备发射的信号强度，进行被动感知并定位。此位置数据被发送到中央室内定位系统（IPS）或实时位置追踪系统（RTLS）。定位引擎分析这些数据以提取矢量图，并利用其确定发射设备的位置。这些坐标可用于在空间的室内地图上可视化设备或资产的位置，或者根据特定的位置感知应用程序用于其他用途。

蓝牙定位的准确度如何？

BLE室内位置追踪及实时位置系统根据系统架构、硬件选择及部署的传感器或信标的密度，可以提供不同水平的准确度。如果考虑到最佳条件和部署，使用BLE传感器或信标的室内位置追踪通常都能提供5米以下的位置准确度。

BLE与其他RF技术有何不同？

UWB可以在200米以下的范围内感知设备的位置。然而，通常在1-50米的短距离内工作最有效，并且在设备或锚点之间视线良好的情况下可以获得最佳效果。在短距离内，UWB提供非常准确、快速且安全的通信，并能保持最小的干扰。

与Wi-Fi技术类似，蓝牙通常也利用设备的信号强度（RSSI）来估算位置。这种位置确定方法通常提供米级的位置准确度，与UWB等技术相比，适用性较低。UWB使用基于距离的测量技术ToF（Time of Flight），提供非常精确的厘米级准确度。虽然BLE目前不是室内位置追踪中最准确的RF技术，但它仍然非常有效，且是使用最广泛的技术之一。由于许多室内位置追踪场景不需要高准确度，因此BLE是一个合适的选择，提供了灵活性、低功耗、低成本以及易于实现等许多独特优势。 随着Bluetooth 5.1的发布和新的寻向功能，BLE将能够以亚米级的准确度确定位置。这归功于通过到达角（AoA）计算蓝牙信号方向的新能力。该技术与信号强度（RSSI）结合使用，追踪设备和资产的位置并提供增强的准确度。为了寻找方向，具有单个天线的移动资产（标签或信标）向具有多天线阵列的固定BLE传感器发射信号。接收信号后，通过测量多天线的相位变化来确定发射移动设备的接入角度。结合RSSI和AoA，生成厘米级准确度的设备坐标。

BLE的通信范围是多少？

BLE位置追踪技术的范围根据使用BLE信标还是支持BLE的传感器、以及室内空间的特性等而有所不同。BLE通常在比UWB或Wi-Fi等其他RF技术更短的范围内工作，在最佳条件和部署下，在0-25米范围内工作效果最好，最远可达100米。

BLE与其他RF技术有何不同？

蓝牙与其他无线标准技术一样，根据个别需求、预算、设施及特定位置感知用例，提供独特的特性和优点，是一个合适的选项。BLE与其他技术之间最重要的区别是功耗低以及在许多位置感知应用程序中的灵活性。BLE内置于整个室内空间的设备中，被广泛应用于位置追踪系统，并可扩展用于包括工业和各种用例在内的室内位置追踪。