如今，蓝牙技术已深深融入我们的日常生活之中，无处不在，在音频传输、数据传输、位置服务以及设备网络等四大领域中发挥着重要作用。分析师数据显示，到2028年，预计每年将有 75 亿台蓝牙设备出货，未来五年的复合年增长率 (CAGR) 将达到 8%。
蓝牙技术作为一种支持短距离无线通信的无线电技术，它使设备之间能够实现低成本、低功耗且便捷高效的数据和语音通信。如今，蓝牙技术已深深融入我们的日常生活之中，无处不在，在音频传输、数据传输、位置服务以及设备网络等四大领域中发挥着重要作用。分析师数据显示，到2028年，预计每年将有 75 亿台蓝牙设备出货，未来五年的复合年增长率 (CAGR) 将达到 8%。
7月25日，在由AspenCore主办的2024（第五届）国际 AIoT 生态发展大会上，蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）技术与市场工程师鲁公羽发表了主题为《信道探测(Channel Sounding)功能介绍：通过蓝牙®技术实现安全和高精度测距》的演讲，他表示信道探测技术解决现有SSI方法存在的精度低、安全性差和标定复杂等问题，实现了在露天环境下±0.5米的精确度，并增强了安全性，能有效抵御多种攻击威胁。
鲁公羽介绍，自2016年至2024年间，蓝牙主要技术的改进，包括高速、长距离、Mesh网络、方向查找、LE音频、PAWR和信道回声等功能。这些创新推动了蓝牙技术的发展和应用的增长。
长久以来，位置服务作为蓝牙技术的一大亮点，通过独特的灵活性，使得设备间的相互感知与定位成为可能。然而，传统基于beacon和RSSI的定位方式在精度、安全性、校准上始终存在局限，难以满足日益增长的需求。
为此，蓝牙技术联盟在蓝牙5.1版本中引入了寻向定位系统，通过AOA和AOD技术，利用多天线阵列实现了定位精度的初步提升，但高昂的成本与复杂的部署限制了其广泛应用。
在此背景下，信道探测技术应运而生，它以其高精度距离测量的独特优势，成为了蓝牙技术未来发展的关键。
据鲁公羽介绍，蓝牙信道信道探测技术通过两种主要方法实现定位：基于相位的测距（PBR）和ToF（飞行时间）测量方法。特别是将ToF与RTP技术融入BLE数据传输中，更是极大地提升了测量的精确性。结合这两种技术，信道探测能够在露天环境下达到±0.5米的精确度。
信道探测也大大提高了安全性，能够有效防止使用现有技术的“中间人”攻击风险。这是通过在距离估计中使用加密的、带时间戳的数据包来实现的，攻击者无法复制这些数据包。
同时，信道探测通过比较ToF和RTP的测量结果来确保一致性。在这些技术的加持下，通道探测为强大的安全性奠定了坚实的基础。
具体来说，首先，发起者设备发送一个信号到反射器设备，后者返回信号；接收到返回信号后，任意一方都可以根据发射和接收信号之间的相位差来计算距离；这一过程会在其他频率上重复进行，以提高测量的准确性。
鲁公羽介绍，信道探测技术通过一种新的协议栈实现了两个设备间面向连接的范围测定。这意味着，在建立连接之前，技术会评估设备间的距离，确保只有在预设范围内才能成功配对。
而其算法的核心是相位基线范围测定(PBR)和往返时间(RTT)两种技术。PBR用于精确测量设备间的相对位置，而RTT则测量信号从一个设备发送到另一个设备并返回所需的时间，以此来确定距离。
为了防止设备欺骗攻击，采用了确定性随机比特生成器(DRBG)，它在启动者和反射器之间打乱比特序列。这一机制不仅对数据包的有效载荷进行随机化处理，还对音调扩展以及天线路径的选择进行了随机化，以确保数据包的序列和长度不可预测。
通过结合使用安全RTT测量来验证PBR测量，进一步提升了系统的安全性。这种双重验证机制使得同时攻击这两种方法而不被发现变得非常复杂，有效防止了PBR中继攻击。
这项技术支持2.4GHz频段内的所有通道，可以指定多达72个通道，每个通道之间的间隔为1MHz。此外，它还支持随机跳频模式，这有助于避免干扰并提高通信的安全性。
该技术能够支持设备间最多4条天线路径，其中包括8种不同的天线组合方式，这有助于改善信号质量和覆盖范围。
为了增强防御机制，标准化攻击检测指标(NADM)被用来检测接收信号中的意外比特转换或相位变化。通过规定异常分类的比例，该指标能够帮助系统识别潜在的RTT中继攻击，并采取相应的措施。
鲁公羽表示，信道探测技术的应用可使蓝牙连接的设备具有真正的距离感知能力，其“查找我的”解决方案可以改善物品寻找解决方案的用户体验，数字密钥解决方案则可以改善数字密钥解决方案的用户体验，此外，信道探测技术还可实现更安全的人机界面解决方案、更智能的控制器和自我优化的设备网络等。
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