Beacon前進商用市場 微定位技術向下扎根

藍牙低功耗（BLE）Beacon主要是一種由小型電池供電的無線電發射器，它會透過藍牙無線技術，定時向行動設備發送包含URL、UUID、電池電壓、溫度、傳輸功率等資訊的廣告數據封包或固定裝置。這種Beacon以特定格式發送BLE廣告數據。目前有兩種眾所周知的Beacon標準一種是由 Apple 開發的iBeacon，另一種則是由Google開發的Eddystone。

Beacon本質是一種單向發送數據的通信設備。這意味著它們只能發送數據資料，但不能從其他設備請求或接收資訊。因此，根據這種設計原理，它們架構也非常簡單。

BLE Beacon

信標（Beacon）是一種小型無線設備設備，其大小約三、五公分見方，這種設備會持續不斷向附近的智能手機或平板電腦發送無線訊號，其中包含少量數據資訊，並且可以透過設定，配置每種訊號的強度和時間，以提供所需要的覆蓋範圍使用。行動裝置上的應用程序可以收取這種無線訊號，當接收到相關的訊號時，就可以觸發手機上的應用程式。

一般來說，這種Beacon採用了低功耗藍牙（BLE）來運作，目的在於使用更低的功率來發送少量的數據，通常都是低於標準藍牙功率的20％，以及低於50％以下的數據量。這種設備通常用電池供電，因此採用更低的功耗，可以讓電池壽命延長到2～3年不等。甚至有些Beacon還採用了 USB或市電，甚至太陽能電池板，使用的時間會更長久。Beacon本身通常放置於牆壁、天花板上，或隱藏在其他物體中，因為以逛街購物為例，消費者約在70米遠的無障礙物地方，就可以透過手機讀取到Beacon的訊號，這距離取決於功率的大小。

圖一 : Beacon可以向行動設備發送各種訊息，包括溫度、濕度、電池電壓或任何其他有意義的物理參數。

應用領域

BLE Beacon主要用於零售業、醫療保健、娛樂、旅遊和工業自動化等不同領域。以下是Beacon在不同領域的各種用途：

位置標定

由於Beacon可以在短距離內傳輸UUID訊息，行動設備上的應用程式或操作系統可以輕鬆捕獲此訊息，並顯示標籤所附的相關產品資訊與商店位置。例如，如果標籤貼在商場的產品上，透過Beacon就可以顯示產品的即時位置。

另一種應用是可以是在博物館或美術館中，將Beacon標籤附加到特定的藝術品上，當參觀者靠近該特定藝術品時，Beacon將URL資訊發送到他們的手機上。參觀者可以打開該URL並獲得有關該藝術品的更多資訊。另一種使用方法是監控博物館的參觀者，每個參觀者身上都貼有標籤。因此，工作人員可以查看博物館特定區域的參觀人數，並根據現場的需要進行引導。

設備遙測

Beacon標籤可以固定在任何特定的位置，它可以向行動設備或固定接收器發送各種訊息，包括溫度、電池電壓、濕度或任何其他有意義的物理參數。例如，如果標籤貼在火災警報器上，它就可以將電池電壓的資訊發送到接收的設備上，讓使用者知道何時該安排電池的更換。

距離偵測

Beacon的信號強度也可以用來測量距離。方式是透過設備接收端的無線接收信號強度（Received Signal Strength Indication；RSSI）來計算並得知與Beacon間的大致距離。

購物引導

使用者可以透過BLE 5.1的定位服務來確定Beacon的方向，甚至還可以達到亞米級的精度，也就是可以精確到厘米甚至毫米的等級。這種室內定位服務可用於近距離銷售，讓消費者找到感興趣的商品與據點，或者透過在個人物品上貼上標籤來尋找物品、追蹤資產，以及進行室內精確定位。

微定位技術比較

圖二 : Beacon可以用來作為物品定位以及觀光區定位的用途。

Beacon是以低功耗藍牙技術為主，其應用方式非常多元，就以室內微定位的應用來看的話，BLE的Beacon就可以用來作為物品定位以及觀光區定位的用途。由於藍牙的實時定位系統（RTLS）可以便於追?重要資產，包括識別倉庫和醫院中的重要設備資產，以及展館中的貴重物品等。只要在相關資產上安裝電池供電的低功耗藍牙標籤，隨時發射訊號，就可以將資產的位置和透過設定的訊號強度，發送到類似手機這樣的藍牙接收器上，就可以實現室內的精確定位。而對於博物館、風景觀光區的遊客來說，也可以作為定位用途，透過不同位置的定位標籤，就可以查詢目前的所在位置。

(表一)微定位技術應用與優缺點比較

技術	Wi-Fi	BLE	Zigbee	UWB
應用	●智能養老院 ●智慧廠區 ●智慧醫療	●物品定位 ●景區遊客定位	●隧道人員定位 ●醫院、療養院	●工業與汽車追蹤 ●建築工地、倉庫、展廳等精準定位 ●危險區域人員和資源定位
優點	定位範圍廣、數據自動更新、定位速度快等。	功耗低、效率高、成本低。	功耗低、成本低、容量大。	傳輸速率高、功耗低、定位精度高、對抗能力強。
缺點	必須在手機上打開WIFI，連接互聯網，長期維護等。	定位範圍小，定位誤差大。	定位範圍小，定位誤差大，多徑效應大，抗干擾能力差。	需要鋪設設備，成本相對較高。

當然室內微定位的競爭技術也非常多。包括Wi-Fi、Zigbee、UWB等技術都是。當然由於其功率、精確度的不同，也使得其應用稍微有些出入。以Wi-Fi來看，由於Wi-Fi訊號普遍在室內都可以遇到，算是最為普及的短距離無線通訊技術。 Wi-Fi在室內的微定位應用方面，就可以用來作為智慧廠房中，各種不同部門職位員工以及訪客的所在位置，以及廠區物品與資產分佈等，這樣就可以方便工作上的分群分類，提高作業效率。而在發生意外危難時，也可以快速得知人員所在位置，立即進行救援的工作。另外在智慧醫療的用途上，也可以透過室內Wi-Fi訊號來即時察看病患位置，以及醫療設備的定位等。相同的應用也能用在老人照護院中，即時定位不同老人的位置，並得知老人的活動範圍與行動去向。 相較之下，Zigbee與UWB這兩技術就不是那麼普及，但依然有其相關應用領域。Zigbee可以為隧道人員進行定位，其定位的精確度可以達到3米。當發生緊急事故時，只要結合地圖來針對人員進行即時位置鎖定，就可以進行準確的救援，以確保隧道內的人員安全。此外，Zigbee也很適合用在醫院與療養院，同樣可以即時定位病患和老人的位置，為每個患者的人身安全提供及時有效的保障。 UWB可以說是最精準但也是成本最高的室內定位技術。其應用的場合包括了工業與汽車追蹤，可以即時追蹤資產和庫存，改進取物流程、提高搜索效率，減少資源的浪費。在建築工地、倉庫、展廳等室內區域，都可以針對人員、貨物、運輸機械來進行精准定位，快速找到貨物，提高管理效率。至於危險的區域如礦井或隧道，也可以對人員和設備進行定位，為緊急搜索需求提供更準確的位置鎖定，提高安全性。 儘管UWB的室內微定位精準度非常高，但其成本也更高，通常UWB定位系統的基礎設施和位置標籤比起藍牙或其他系統成本高出10倍，這使得許多企業在導入微定位系統時，會考慮需不需要如此高的精確度，也常常退而求其次，採用更便宜的藍牙定位系統來節省成本。此外，UWB定位也需要至少三個接收器來接收標籤訊號，這也是高成本的原因之一。

結語

透過低功耗藍牙技術的Beacon應用實現起來其實非常容易，特別是在現在人手一智慧手機的時代，只有帶著手機就可以隨時隨地使用，並且在各種不同產業與應用領域都有應用。隨著藍牙5.1技術的相關定位服務加速導入，未來Beacon的使用也預期將會進一步獲得普及。