近年來藍牙(Bluetooth)位置服務的市場商機持續快速成長，據業界預測，到了2022年，此解決方案領域的年出貨量將超過4億個產品。
現今的藍牙地標資訊(Point of Interest, PoI)解決方案已擴及全球，用以強化各地博物館和零售商店的遊客體驗；數百萬人透過藍牙物件搜尋(Item Finding)解決方案，追蹤遺失的鑰匙等個人物件；藍牙室內定位系統(IPS)亦成功幫助數百萬名遊客在繁忙的機場和購物中心內指引方向。此外，藍牙即時定位系統(RTLS)被廣泛用於全球各地的倉庫與設施，藉以提升資源管理效益及優化材料流向。
儘管藍牙位置服務已成績斐然，但藍牙社群並未因此停下腳步，持續力求突破，強化其相關技術。近期，藍牙社群便加入了一項尋向(Direction Finding)功能，可望大幅強化藍牙位置服務解決方案的效能。
滿足四大應用 藍牙通用化服務打通關
藍牙成功的關鍵因素之一在於其獨到的市場策略。藍牙提供開發人員凌駕於無線電技術之上，更完整、全端(Full Stack)且全球通用的解決方案，協助解決各種不同的無線聯網需求。
藍牙的目標並不是要成為無線聯網的最佳解決方案，而是致力成為開發人員的得力助手。不論是打造裝置間串流音訊、傳送數據解決方案、位置服務解決方案，或者在數十、數百甚至數千個裝置間互相通訊，只要開發人員需要一個安全、可靠的Ｍesh網狀網路，藍牙都能提供完善的技術服務。藍牙之所以成為眾多開發人員社群首選的技術，關鍵在於其專注為特定解決方案領域提供完整、全球通用的解決方案策略。此外，藍牙社群亦持續強化技術，以滿足開發人員在各種不同解決方案領域上的需求(圖1)。
圖1 藍牙技術能提供音訊串流、數據傳輸、位置服務與裝置網路等功能。
2010年推出的低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy)，讓開發人員能夠打造功能強大且低成本的即時定位系統、室內定位系統、物件搜尋解決方案，以及地標資訊等解決方案。也因此在短短幾年內，位置服務已成為藍牙成長最快的解決方案領域之一，預計到了2022年，支援位置服務解決方案的藍牙裝置年出貨量將超過4億台。
藍牙位置服務
時至今日，所有標準藍牙位置服務解決方案的開發都採用了相同的基本建置區塊，以低功耗藍牙無線技術判定兩個藍牙裝置是否互相位於有效範圍內。其中又以採用接收訊號強度指標(RSSI)的測量結果，來估算兩個裝置間距離的應用為主流。而判定比鄰的兩個裝置及兩者間約略距離的基本能力，已經造就了許多藍牙位置服務解決方案。這些解決方案一般分為兩種類別：近接解決方案(Proximity Solution)和定位系統(圖2)。
圖2 藍牙位置服務兩大類型
藍牙近接解決方案
近接解決方案主要透過藍牙判定兩個比鄰裝置間的位置，為兩種藍牙位置服務解決方案中較為單純者。其方法為利用一個藍牙裝置(通常是智慧型手機)來判定有效範圍內是否有另一個藍牙裝置，有時甚至能判定約略距離。地標資訊和物件搜尋解決方案亦是目前最受歡迎的藍牙近接解決方案。
地標資訊解決方案是最早上市的藍牙位置服務之一，透過以電池供電的信標(Beacon)部署於設施中來改善遊客體驗。在博物館裡，Beacon能提供遊客更多展覽品的相關資訊；用於零售據點則能提供鄰近購物人潮更多商品訊息。上述這些解決方案中，遊客多需下載應用程式於智慧型手機，並啟動其中的藍牙功能，以接收附近的Beacon訊號，如此一來便能依據接收到的Beacon訊號獲得更多資訊。
近年來，物件搜尋解決方案亦有大幅成長的趨勢。此解決方案可加裝於鑰匙或皮夾等可移動物體上，並利用電池供電的小型藍牙裝置(即個人財產標籤)進行追蹤；此外，該類型解決方案時常與應用程式搭配運用，讓智慧型手機中的藍牙功能可以接收並估算特定標籤的距離。
藍牙定位系統
透過藍牙判定裝置實際位置的定位系統，涉及較多精密的基礎架構部署。最受歡迎的藍牙定位系統為即時定位系統和室內定位系統。
藍牙即時定位系統解決方案多用於進行人或資產追蹤。舉例而言，若應用在倉庫中可協助定位及追蹤棧板、堆高機和工人；在醫院則能掌握超音波設備和病患位置，協助確保病患安全，並提升院方遭遇緊急狀況時的反應能力。
藍牙即時定位系統解決方案是在單一設施中的特定位置部署藍牙接收器(即定位器)，這些定位器會連回中央伺服器(即定位引擎)，再透過安裝於資產或人身上的電池式低功耗藍牙發射器(即標籤)進行追蹤。經設定後的標籤會定期發射訊號，訊號頻率取決於追蹤中資產的預期變動性，以及對即時定位的需求程度而定。定位器會將接收到的所有標籤與RSSI傳回定位引擎，定位引擎再利用這些資訊，連同每個定位器的確切位置，透過三角測量法(Trilateration)來估算標籤方位(圖3)。
圖3 透過RSSI和三邊測量法進行追蹤的藍牙資產追蹤系統
三角測量法是藉由找出物品和三個已知參考點的距離來判斷其方位；在藍牙的應用案例中，定位器會根據標籤的RSSI來估算其與指定資產標籤間的距離。
定位估算的準確度會受到設施平面配置，以及定位器部署數量等多種因素影響。目前標準的藍牙即時定位系統解決方案已能達到公尺級精度(1~10公尺)。
藍牙室內定位系統可驅動導航解決方案，協助購物中心顧客、機場旅客或辦公大樓內工作人員等在設施中找尋方向。
藍牙室內定位系統解決方案的運作模式和即時定位系統解決方案相反，並非使用藍牙接收器，而是透過將藍牙發射器(即定位器Beacon)部署在設施中的固定地點，如此一來，訪客便能透過智慧型手機中的應用程式來接收定位器Beacon的訊號以進行定位。透過從確切地點發出的Beacon訊號以及RSSI，應用程式便能利用三邊測量法計算出訪客當下的所在位置(圖4)。
圖4 透過RSSI和三邊測量法進行定位的藍牙室內定位系統
與即時定位系統解決方案相同，藍牙室內定位系統解決方案的準確度會受到設施平面配置和定位器Beacon部署數量等多種因素影響，且現有系統也已能達到公尺級精度(1~10公尺)。
藍牙尋向功能
雖然藍牙位置服務現有功能廣受好評，市場仍然對於可提供更高效能的解決方案抱持需求。舉例而言，達到公分級精度便是部分即時定位系統部署的關鍵訴求之一。而藍牙技術在近期增加了一項完善的功能，讓位置服務解決方案的開發足以達到上述效能需求。
無線電尋向是判定接收訊號發射方向的方法，自二十世紀初就已經被廣泛使用，多用於支援航空或航海導航，以及野生動物追蹤等。尋向功能已經納入藍牙5.1核心規格中，藍牙裝置將能藉此判別其他藍牙裝置所發射的訊號方向，這項看似基本的新功能將可大幅強化藍牙位置服務解決方案。
如前文所述，藍牙位置服務目前採用RSSI來估算兩個裝置間的距離，即時定位系統和室內定位系統解決方案即是利用這些距離估算值和三邊測量法來判定裝置位置。隨著尋向功能的加入，這些裝置便能利用另一個裝置的方向資訊，配合三邊測量法來改善即時定位系統和室內定位系統解決方案的定位準確度。
藍牙尋向功能支援兩種採天線陣列判定藍牙訊號方向的方法：到達角度法(Angle of Arrival, AoA)和出發角度法(Angle of Departure, AoD)。
用到達角度法尋向
以到達角度法來判定藍牙訊號方向時，如即時定位系統解決方案中的標籤等已被判定方向的裝置，會利用單一天線發射特殊的尋向訊號；而在該系統解決方案中的定位器等接收裝置則內建天線陣列，當發射訊號通過陣列時，接收裝置會因陣列中每個天線和發射天線之間的不同距離，發現訊號相對方位的差異。當訊號在陣列中的主動式天線間進行交換，接收裝置便藉此擷取其中的IQ樣本，並根據IQ樣本資料計算出相對的訊號方向。到達角度尋向法主要用於即時定位系統、物件搜尋和地標資訊定位服務解決方案(圖5)。
圖5 採用到達角度法的藍牙尋向功能
利用出發角度法尋向
以出發角度法來判定藍牙訊號方向時，如室內定位系統解決方案中的定位器Beacon等已被判定方向的裝置，會利用天線陣列來發送特殊訊號，而該系統解決方案中的手機等接收裝置則內建單一天線；當訊號發射裝置發出的多個訊號通過接收裝置中的天線時，接收裝置即會擷取到IQ樣本，並根據IQ樣本資料計算出相對的訊號方向。出發角度尋向法主要用於導航等室內定位系統解決方案(圖6)。
圖6 採用出發角度法的藍牙尋向功能
藍牙尋向功能定義
對許多藍牙功能而言，公開技術規格的用意是為了開發更多適用這些功能且具互通性的藍牙產品。舉例來說，藍牙耳機定義(Bluetooth Headset Profile)就定義了如何使用藍牙技術來開發具互通性的音訊耳機。新推出的藍牙尋向功能也將依循往例公布相關細節，目前，包含採用到達與出發角度法導入尋向功能在內的幾項新定義正處於最終制定階段，並預計於近期發布。
尋向功能加持 藍牙位置服務全面升級
為提升藍牙位置服務解決方案的效能，以因應市場不斷演進的需求，藍牙社群推出全新的尋向功能。藍牙近接解決方案將能藉此提供方向指引服務，而藍牙定位系統也能提升定位準確度。
若智慧型手機廠商選擇以到達角度法為產品導入尋向功能，就能強化物件搜尋解決方案以提供方向資訊。透過尋向功能的支援，物件搜尋解決方案不僅能辨別遺失物品的距離，也能憑藉智慧型手機裡的物件搜尋應用程式判定物品方位，提升使用者體驗。
隨著到達角度法加入智慧型手機，地標資訊解決方案也將受惠於尋向功能。假設博物館展覽室中擺放了許多配備Beacon的展品，透過尋向功能的支援，智慧型手機裡的地標資訊應用程式不僅能告知使用者展覽室中的所有展出內容，並能讓使用者點選連接特定Beacon以獲得額外資訊，只要使用者將智慧型手機對準特定展覽品，就能得到該物品的更多資訊。
透過導入尋向功能，即時定位系統解決方案將能依部署設定調整定位準確度，提升至公分級精度。藉由部署支援尋向功能的即時定位系統解決方案，工廠便能更精確地追蹤物料的位置和流向，並在工作人員進入危險工作區域前加以追蹤並發出警告。
支援尋向功能的室內定位系統解決方案若部署在醫院或購物中心，就能提供更高的定位準確度，以提升導航體驗或減少定位器Beacon的部署數量。
迎接新興應用商機 藍牙持續推陳出新
藍牙社群持續強化技術以因應新興商機，同時滿足既有市場不斷擴增的需求；透過推出低功耗藍牙技術，藍牙社群希望能以標準化、低成本的位置服務解決方案因應市場商機。到了2022年，藍牙位置服務解決方案相關產品的年出貨量預估將達到4億台，顯見藍牙社群已經成功達到此一目標。
然而，藍牙社群並未因此停下發展腳步。儘管藍牙位置服務解決方案已藉著現有功能廣受好評，但藍牙社群依然預見市場對於更高效能解決方案的需求，如公分級精度的藍牙即時定位系統解決方案等。為滿足此一需求，藍牙社群為藍牙技術加入了尋向功能。
尋向功能的加入將為經過實證且值得信賴的無線電傳輸，建立起經得起時間考驗的訊號發射方向判定法。透過此一功能，藍牙近接解決方案便能增加指向功能並強化使用者體驗；而從常見的低精準度到最準確的各種定位應用，藍牙定位系統也能滿足一切所需。