振道技术

AirTag=蓝牙信标+UWB,最早出现的UWB信标

发表时间:2024-01-15 14:02作者:振道技术

蓝牙包括经典蓝牙和低功耗蓝牙 (BLE)。尽管名称相似,但彼此不兼容。


Beacon是建立在低功耗蓝牙协议基础上的一种广播协议,BLE一个非常成功的产品就是BLE信标。BLE信标包括固定安装和移动式信标。最经典的移动式BLE信标就是AirTag


Beacon周期性的向周围环境进行广播,广播内容包括MAC地址、信号强度RSSI值、UUID和数据包内容等。


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蓝牙信标技术的发展蒸蒸日上,该技术能为消费者、商家和工业环境实现“接近感知应用”例如:

  • 终端消费者可以基于他们所处的位置获得即时优惠券和定制产品;

  • 商家可以从针对消费者购买习惯的可视度提升及消费者忠诚度提升中获益;

  • 工业企业可以从改善的资产监控能力及资产利用率中增加收益。

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BLE信标标准:iBeacon、Eddystone和AltBeacon


主流的蓝牙信标协议:

  1. Apple的 iBeacon

  2. Google的 Eddystone

  3. Radius Network的 AltBeacon


这三个都使用低功耗蓝牙(BLE)广播方法,蓝牙信标利用其支持的通用属性(GATT)配置文件在第37、38、39通道发送广播包蓝牙扫描器接收广播包,对它们进行解码,然后采取行动,以避免在2.4 GHz工业、科学和医疗(ISM)免执照频段上与Wi-Fi数据流产生冲突。

每种标准都使用BLE广播的结构来嵌入它们自己的格式和数据。每当信标设备进行广播时,相同的包通常会在所有三个广播通道上被发送,从而使BLE接收器/扫描器更有可能接收到它。一旦接收到,扫描器会判定包的内容是否可被解码且是否相关,然后将采取相应的行动。

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Apple的iBeacon

iBeacon这个术语是Apple的商标,想要销售iBeacon产品或使用iBeacon标识的供应商必须从Apple获得一个免费许可。iBeacon规定了一个30字节的包

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Google的Eddystone

Eddystone是Google开发的一种开源的、跨平台的信标格式。它同时支持Android和iOS设备。不同于其他信标标准,它定义了几种不同的框架类型,这些框架类型可以独立使用或者结合起来使用:

  • Eddystone-UID:它广播一个独一无二的信标ID;

  • Eddystone-URL:它广播统一资源定位符(URL);

  • Eddystone-TLM:它可以被用来广播信标本身的遥测(健康和状态)数据;

  • Eddystone-EID:它使用短暂的(短寿命的)标识符以支持要求更高安全性的信标应用。这种框架格式的规格尚未发布。

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AltBeacon

Radius Network定义了AltBeacon规格,以尝试创建一种与操作系统无关的、开源的标准,从而不倾向于任何特定的供应商。

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AirTag

蓝牙信标+UWB的力作


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AirTag是BLE蓝牙信标和UWB超宽带技术结合实现对位置的判断的。

当AirTag发出的蓝牙信号被经过的苹果设备捕获之后,就会通过这台设备将当前位置上报给物品所有者的设备。经过物品的设备越多,得到的位置就越精确。

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AirTags 会向周围进行连续性广播,周围的苹果手机接收到ibeacon信号,依靠蓝牙信号只能得到存在性,但想要精准定位则需要超宽带(Ultra Wide-Band,UWB)技术。UWB 技术本身实现也非常简单,无线电信号可以先从 iPhone 上发出,这些信号会被 AirTag 所接受,接下来 AirTag 将在一小段事件后再次发送相同的无限电信号,这些信号再会被 iPhone 接收到。



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iPhone 可以通过发生和接收到信号之间所需要的时间,计算信号到达时间,从而估算 iPhone 到 AirTag 所需要的距离;再通过计算信号到达的角度估算 AirTag 的所在的大概范围。这样我们就能相比蓝牙信标获得更精确的位置和方向了。


既然近距离查找和中距离定位的问题都解决了,那么远距离定位怎么办?苹果给出的方案是 Find My 众包网络。

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Find My 众包网络是由数亿台苹果设备组成的网络,它通过蓝牙进行数据交换,来检测附近有没有丢失的设备或物品;如果别人的苹果设备发现了附近有被主人标记为丢失的物件,则会把当前的大概位置上报给物件主人,物件附近经过的人越多,基于蓝牙的大致位置也就会更准确。整个过程经过加密,无需担心隐私问题。


精确查找 AirTag 的功能需要配备UWB超宽带技术的iPhone,通过它我们可以在 AirTag 的蓝牙信标范围内,找到一条前往相应物品所在位置的路线。


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受限于 AirTag 的体积和允许发射的功率,UWB 信号实际上很容易到阻隔的,一个简单的包或者家中的墙就能很容易阻隔掉 UWB 信号。这时你想要找到这个 AirTag ,只能先前往它的蓝牙范围内,再只能在它可能的地方进行走动,最后让 iPhone 对走动过程中接收到 UWB 的信号进行处理,来触发路线查找。测试过程中 AirTag的UWB 只有 10m 的有效范围,而BLE信标范围则至少有 72m


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汽车定位测试

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书包定位测试


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