基于位置的营销协会 (LBMA；https://thelbma.com/) 一份《全球位置趋势》报告发现：基于位置的服务和数据价值日彰，除了广告推播，定位服务 (LBS) 的关键用例还包括增加品牌召回率和在销售点推动销售，惟对准确性的担忧仍多。就 LBS 技术而言，蓝牙 (Bluetooth) 在全球最普及，其次是信标 (beacon)、Wi-Fi 和全球定位系统 (GPS)。研调机构 Research And Markets 估算，2020 年全球蓝牙信标和 iBeacon 市值约 7.578 亿美元，2027 年将达 612 亿美元，期间年复合成长率 (CAGR) 为 87.3%；其中，iBeacon 贡献 476 亿美元，CAGR 达 85.2%。
蓝牙 LBS 主流应用：室内导航、找东西、POI 信息
Bluetooth SIG 对此做出回应：受到寻路、资产追踪、物品寻找和访问控制带动，定位服务在可预见的未来将是成长最快的分众市场。他们并援引 ABI Research 的数据指出，预估至 2024 年，蓝牙定位服务设备出货将达 5.38 亿个，2020～2024 年 CAGR 达 32%；从室内导航、找东西到兴趣点 (POI) 信息，将有超过 18 亿个解决方案参与其中。标签和追踪器亦将囊括可观的市场份额，将以 34% 的 CAGR 增长，2024 年出货上看 1.3 亿个，届时智能城市用例设备将增长五倍，总计全球蓝牙信标市值达 100.2 亿美元规模。
图1：蓝牙定位服务用于物品寻找、资产追踪、寻路和访问控制
资料来源：ABI Research (2020)；Bluetooth SIG https://www.bluetooth.com/wp-content/uploads/2020/03/2020_Market_Update-EN.pdf
与此同时，照明网络连接和精确室内定位服务需求大幅增长，让用于智能建筑的蓝牙网状认证产品数量约每六个月就翻一倍，蓝牙已然成为智能建筑之定位应用的骨干技术。令人瞩目的是，由于定位精度与技术强固性的改进，蓝牙在工业物联网 (IIoT) 亦占有一席之地，预估 2024 年智能工业设备的出货将达 3.35 亿个。Bluetooth SIG 坦言，对于需要高带宽和大数据传输的应用，Wi-Fi 是最佳技术，LTE-M 也适用；若应用程序 (APP) 涉及室外和农村等低带宽和远程部署，则低功耗广域网 (LPWAN) 最有意义。
但若不在上述场景之列，则蓝牙低功耗 (BLE) 反具优势。蓝牙定位另一个主战场是室内导航。根据 Bluetooth SIG 定义，＂位置服务＂，可分为两大类：
1. 接近通知：利用一种或多种技术来确定两个设备相对于彼此的位置，有项目寻找与POI 两种解决方案——前者是将标签附加到钥匙扣、箱包或其他个人物品，以追踪定位；后者是当用户在固定位置的特定设备附近时，通过智能手机向用户显示相关信息的应用程序，购物中心推销是经典用例。
2. 定位系统：用于确定设备的物理位置，并涉及更复杂的基础架构部署。一是＂立即寻址系统＂(RTLS)，以网络为中心，可用于资产及设施内人员追踨并回报给后端服务器，再将这些信息提供给用户，以确保安全并优化紧急情况下的反应时间，通常设备本身并不知道其位置。二是＂室内定位系统＂(IPS)，与 RTLS 相反，乃是以设备为中心，设备可以知道其位置并向设备用户回报位置 (通常通过智能手机 APP)，室内导航 (寻路) 和无人搬运车 (AGV) 即属此类。
图2：＂位置服务＂(Location Services) 分为＂接近通知＂和＂定位系统＂两大类
蓝牙 5.1＂寻向＂，AoD/AoA 提高定位精度
Bluetooth SIG 剖析，室内导航的无线技术关键属性包括：可扩展性、隐私权与安全性、定位分辨率 (准确性和延迟)、覆盖范围及采用方式，BLE、超宽带 (UWB)、Wi-Fi 和超音波皆是可选技术，而 BLE 优势在于：全球智慧手机广泛采用并支持大规模部署。将 BLE 信标安装在设施内固定位置，可供用户的智能手机拾取广告数据封包并基于接收信号强度指示 (RSSI) 计算所处位置，且可将它呈现在用户地图上。2019 年，蓝牙 5.1 加入寻向 (Direction Finding) 功能后，BLE 设备可根据出发角 (AoD)、到达角 (AoA) 或兼采两者来提高蓝牙定位精度。
图3：蓝牙定位差异——左图是基于 RSSI 提供接近位置，右图是通过 Direction Finding 实现高精度定位
安森美半导体 (On Semi) 日前便为基于闪存的 BLE 无线电系统单芯片 (SoC) RSL10，免费提供＂Quuppa 智能定位系统＂(含 CMSIS-Pack 卷标)，供制造商设计具有寻向功能和先进 AoA 技术的超低功耗室内资产追踪之用。＂Quuppa 智能定位系统＂结合 BLE 技术、AoA 信号处理和专有算法，是实现 RTLS 应用的强大引擎工具，定位更新每秒最多可发送 50 次，使安森美 RSL10 可实时追踪标签和设备，达到公分级精确度；此外，安森美还与 Tatwahsa 合作开发蓝牙＂卷标＋信标＂组合——包括 Quuppa 可追踪标签，以建构一站式解决方案。
图4：安森美 Quuppa 生态系统的全球合作伙伴已超过 180 个，为零售、医疗、体育、执法和安防、政府、制造业、物流和资产追踪等产业，提供准确、经济高效的定位方案
资料来源：安森美提供
无晶圆射频 (RF) 系统级封装公司 Insight SiP，亦基于诺迪克半导体 (Nordic) 的 nRF52 系统单芯片 (SoC) 推出全新蓝牙 5.1 BLE 模块——ISP1907，以因应长距离和寻向连接，另有基于 nRF52811 的 LL 型以及基于 nRF52833 的 HT 型提供；特别一提的是，这款安全设备还包含用于频外 (OoB) 配对的 NFC-A 标签和 Arm Cortex M4F 浮点计算处理器，其中，HT 型还包含一个 USB 接口，上述产品现可于儒卓力 (Rutronik) www.rutronik24.com 订购。应用端方面，北京蓝色创源 (BlueIOT) 则推出号称业界首个＂5G＋蓝牙 AOA＂商用智慧仓储方案。
借助 5G 物联网，蓝牙也能＂实时＂定位
ABI Research 认为，尽管全球导航卫星系统 (GNSS) 主导户外 LBS——包括：汽车导航和智慧手机 APP，但 RTLS 正在取得进展以支持更精确的位置用例，例如：资产、物料、人员、车辆／车队、工具和设备追踪、室内导航及邻近服务。5G 通信的出现将可让室内、外 LBS 无缝接轨，不需异构设备，且适合大规模部署，实现低延迟、兼具公分等级的水平和垂直精度；初期 5G 标签和定位终端预计将在 2022 年进行商业部署，待 3GPP R17 版本冻结，5G 定位将在 2023 年逐步进入室内环境。
具体而言，5G 定位将继承 5G 基础架构的许多优势以提高准确性，包括：
1. 较大的小区位置密度，通过可用于生成和处理定位的丰富多样锚点实现更好的定位精度；
2. 大规模多输入多输出 (MIMO) 和波束成形 (Beamforming) 的部署，可提高 AoA、AoD 算法的方向精度；
3. 5G 网络使用高频信道，可降低数组稀疏度、提高信道精度，进而提高准确性；
4. 5G 网络大带宽可提供更好的多径分辨率及更高的距离测量精度，为定位精度加分；
5. 具有定位和电信功能的单一基础架构，有助于降低总体基础架构成本，还可为大量新的地理信息应用打开大门。
结合 5G 通信也是改善蓝牙定位效能的解方之一。Nordic 集成 LTE-M/NB-IoT 调变解调器和 GPS 的 nRF9160 BLE SiP 及 nRF52832 BLE SoC 两款产品，已获日本 IoTBank 公司用于＂Mamosearch 2＂追踪器＋网关 (Gateway) 设备。nRF9160 SiP 已通过全球蜂巢物联网应用认证，包括专用应用处理器 (AP) 和内存，带集成 RF 前端的多模 LTE-M/NB-IoT 调变解调器、GPS 和电源管理。网关除了支持 LTE-M 的 nRF9160 SiP 外，还集成 nRF52832 多协议 SoC 提供 BLE 连接功能，意味着：任何蓝牙信标都可将其位置通知网关，再将位置数据中继到云台。
室内定位技术选择
Bluetooth SIG 表示，对于室内定位系统 (IPS) 来说，AoD 是更合适的方法。在这种方法中，要确定方向的设备 (例如，IPS 解决方案中的定位信标)，会使用排列成数组的多个天线来发送特殊信号。手机等接收设备具有单个天线，当来自发送设备的多个信号越过接收设备中的天线时，接收设备会采集 IQ 样本——取自相同输入信号的样本对包括同相位 (In-phase) 和正交相位 (Quadrature-phase)，称为＂IQ样本＂，这些取样样本会形成 90∘的相位差；尔后基于 IQ 样本数据，接收设备可计算相对信号方向。
表：室内定位技术比较
资料来源：
https://www.bluetooth.com/blog/wireless-connectivity-options-for-iot-applications-indoor-navigation/
那么，Bluetooth SIG 又是如何看待 BLE vs. UWB？他们直言，UWB 虽拥有高准确性、低发射功率和短发射持续时间，可减少对其他信号干扰的优势，但目前成本仍令人望而却步。更重要的是，UWB 现阶段缺乏全球标准化、各地法规不一，恐影响系统的可用性和用户体验；再者，UWB 需要用户佩戴专用卷标或腕带，在智能手机和主流设备缺乏广泛应用。整体而言，对于某些室内导航应用，使用多种技术组合可能更适合；例如，不一定需要在定位节点／接入点连接、对精度和系统延迟较不敏感的室内导航，亦可考虑随处可见的 Wi-Fi。
图5：蓝牙 LBS 用例，可提高建筑效率并创造良好访客体验
