[蓝牙前沿应用] 照明即平台 —— 通过蓝牙增强服务提高照明投资回报率（蓝牙MESH、定位AoA、AoD）

 
1、照明即平台(LAAP)

随着照明设施向LED转型，他们也在利用类似于蓝牙MESH的技术，创建一个可连接的照明平台，作为他们建筑的中枢神经系统。这些系统除了提供先进的照明控制，还建立了一个增强版的楼宇服务平台，例如：寻路定位、资产跟踪、兴趣采集、空间应用，这些都显著提高了新照明基础设施的投资回报率。

智能照明带来的附加服务价值是照明控制和节能本身价值的7到10倍。

 
2、在零售中

在零售领域，传统的灯具仅仅提供照明功能，当切换成具备蓝牙beacon能力的智能灯后，可以帮助客户和员工在商店中导航并更快、更容易地找到产品。全球各地的零售商也在利用蓝牙信标进行个性化促销，以创造更好的购物者体验并增加销售额。

• 91%的消费者在购物时对促销信息是OPEN的；
• 在TOP20名零售商中，75%已经部署了位置服务；

 

蓝牙技术给了我们提供准确室内定位服务所需的稳定性和可靠性。 —— Trevayne O’Brien, Pointr

 
3、在博物馆中

在阿姆斯特丹的梵高博物馆最近用具备蓝牙功能的LED模组和传感器取代他们传统照明系统。结果，博物馆的照明系统可以检测LUX、温度和湿度水平，以帮助保存无价的艺术品，同时减少维护和日常开销。世界各地的博物馆也在使用先进的照明控制来提供兴趣点信息和寻路服务，以增强游客体验。

• 100%的手机、笔记本、PC拥有蓝牙
• 50%的能源节省，当使用智能照明控制系统

 

蓝牙的独特优势在于它被消费者大量采用。 —— Jakub Krzych, Estimote, Inc.

 
4、在办公场景

最近CBRE（世邦魏理仕）升级了他们阿姆斯特丹办公室的照明系统为：先进蓝牙照明控制平台，包括400个吸顶灯。这个系统收集数据，来帮助CBRE分析楼宇，以降低能源成本、优化员工的工作环境、并充分利用办公空间。这家耗资142亿美元的房地产服务巨头计划在全球范围内为其许多房产提供类似的设施，使CBRE能够为租户提供相同的基础设施、服务和福利。

• CBRE总部生产力提高18%
• 50%的房地产在普通企业中未得到充分利用

 
5、支撑技术

• 蓝牙MESH技术

  传统一个手机同时只能连接1～8个BLE设备，在面向未来的智能照明场景中，需要蓝牙具备组网能力，bluetooth mesh便应运而生。

  其拓扑结构如下：(包括低功耗节点、Friend节点、中继节点等）

  

  一个具体的实例如下：（灯具、开关、风扇构成对等通信MESH网络，低功耗温度传感器节点可通过友谊节点将数据发送到网络，智能手机能够通过MESH中的灯具、风扇、开关等连接来与整个MESH网络通信）

  

  BLUETOOTH MESH网络更有意思的点是可以做本地联动，如下图：（通过发布与订阅系统，可以实现一个开关绑定不同群组的灯具，多个开关绑定同一群组的灯具，可以实现非常丰富的本地自动化联动策略。）

  

• 蓝牙AOA、AOD定位技术

  传统蓝牙位置服务多是基于RSSI和三点定位来实现的：(左图是3个接收器+1个发射器，通过3点定位来追踪tag的位置 ；右图是3个发射器+1个接收器，通过分析3个发射器信号来计算接收器的位置 ）

  传统的方法可用来提供米级别的定位方案，精度并不太高、且部署安装复杂，同时如果用来实现低成本蓝牙防丢器，则会出现找不到方向的尴尬。

  

  虽然蓝牙定位服务在当前功能的基础上取得了巨大的成功，但市场对能够提供更高性能的解决方案的需求仍然很大。例如，在一些RTLS部署中，系统必须提供精确到厘米级别的位置。幸运的是，蓝牙技术最近增加了一项成熟的功能，使定位服务解决方案的开发能够实现这些高级性能。

  在蓝牙核心规范的5.1版本中，蓝牙添加了方向测量功能。使用此新功能，蓝牙设备可以确定信号从另一台蓝牙设备传输的方向。这种看似基本的能力显着增强蓝牙定位服务。如上所述，蓝牙位置服务当前正在使用RSSI来估计距离在两个设备之间，在RTLS和IPS解决方案的情况下，使用这些距离估计和三边测量以确定设备的位置。现在，通过两个固定设备和待测设备的方向夹角即可辅助目标设备的精确位置。

  蓝牙5.1规范中规定，蓝牙测向功能支持两种确定方向的方法蓝牙信号，两者都基于天线阵列的使用到 到达角（AoA）和出发角（AoD）。

  

  AoA角度测量：在RTLS解决方案中的标签，使用单天线发射机（信标）传输特殊的测向信号。接收设备，例如同一RTLS解决方案中的定位器，具有以阵列排列的多个天线（至少双天线）。当传输的信号穿过阵列时，接收由于与天线中的每个天线的距离不同，设备看到信号相位差阵列到发射天线。接收设备在切换时获取信号的IQ样本在阵列中的有源天线之间。基于IQ样本数据，接收设备可以计算相对信号方向。AoA测向方法适用于RTLS，项目查找和PoI信息定位服务解决方案。

  AoD角度测量：在IPS解决方案中的定位信标，使用安排在其中的多个天线发送特殊信号阵列。接收设备，例如同一IPS解决方案中的移动电话，只需要具有单个天线。当来自发送设备的多个信号穿过接收设备中的天线时，接收设备需要IQ样本。基于IQ样本数据，接收设备可以计算相对信号方向。 AoD测向方法适用于IPS解决方案，例如用于寻路，导航。

  Profile(带方向查找的蓝牙配置文件)：对于许多蓝牙功能，Spec会定义如何开发的profile实现该功能的可互操作的蓝牙产品。例如，蓝牙 耳机配置文件定义了如何使用蓝牙开发可互操作的音频耳机A2DP profile。 对于新的蓝牙测向功能也是如此。蓝牙5.1中新的针对AoA,AoD配置文件profile正处于最后阶段，预计很快就会发布。

 
6、展望

到2021年，商业建筑中40%的连接端点将采用智能照明。

照明无处不在，通过将蓝牙集成进照明中，您可以创建一个蓝牙网络，使您可以超越照明进行思考，例如：室内定位、资产追踪和导航寻路等 ......

: 前沿蓝牙应用：照明即平台，超越照明去思考照明！
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LINKS

[1]. 蓝牙官网：Light as a Platform
[2]. 蓝牙核心规范v5.1：剑指精确定位市场
[3]. Dialog发布最强无线MCU：支持蓝牙5.1寻向功能，可实现厘米级定位！
[4]. 综览Bluetooth 5.1全新测向功能
[5]. Enhancing Bluetooth Location Services with Direction Finding

@beautifulzzzz
以蓝牙技术为基础的的末梢无线网络系统架构及创新型应用探索！
领域：智能硬件、物联网、自动化、前沿软硬件
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