藍牙5 (Bluetooth 5)在傳輸範圍上的優勢開啟了讓這項通訊協定在全新領域應用的機會:遙控玩具或甚至是無人機。

世世代代以來,無線電控制(Radio-Controlled,RC)的玩具一直深得小孩子和成人愛好者的青睞。而最新的藍牙標準版本則可確保玩具能配合現今的技術趨勢,與時並進。

從玩具到業餘愛好者的技術

最初,第一款無線電控制玩具使用的是27MHz的民用頻帶,此一頻帶被劃分成多個不同的頻道,而頻道的劃分數目則因國家的不同而異。在美國,此一供RC玩具使用的頻帶被劃分為六個顏色編碼的頻道:

  • 1: 26.995 MHz (棕色)
  • 2: 27.045 MHz (紅色)
  • 3: 27.095 MHz (橙色)
  • 4: 27.145 MHz (黃色)
  • 5: 27.195 MHz (綠色)
  • 6: 27.255 MHz (藍色)

在玩具和控制器中會使用匹配的石英元件,因此通訊的頻率是固定的。在早期的玩具中,這些是無法改變的。所以,如果你的鄰居也買了相同的玩具,那麼你可能就會面臨到干擾和串音的問題。

隨著RC玩具世界廣及到業餘愛好者,為了解決此一問題,於是導入了可互換的石英產品,這樣便可讓多佔RC玩具操控者可以透過更換石英元件而在同一空間中使用相同的技術。人們常常在控制器的頂部懸掛彩色絲帶來標示其所使用的頻率。大多數國家的法規會限制發射機的功率,因此大多數合法設備的運作範圍通常介於150到200公尺左右!

這是從1960年代中期(當RC玩具首次出現時)到21世紀初(企業開始開發基於2.4GHz頻段的系統,例如可攜式電話和Wi-Fi產品)的情形。透過跳頻展開頻譜(Frequency Hopping Spread Spectrum,FHSS)技術,多件玩具首次可以在不改變石英,以及不必透過色帶標示頻率的情況下共存。

使用2.4GHz頻段的另一項優點是允許使用更大的頻寬。該頻段使用20MHz的頻道寬度,因此可開發出能夠即時傳輸高畫質視訊的系統。這類應用的明顯代價是要使用大量的電池電量。因此,如果你使用無人機拍攝視訊,而且還要將視訊傳送到智慧型手機中,一次充電後的使用時間大約只有20分鐘。

2.4Ghz頻段雖然可以解決棘手的固定頻率問題,但它也有缺點。在這個頻段範圍內操作的玩具較容易受到視線阻礙問題的影響。換言之,如果你將玩具操控到一顆樹的另一側,特別是在通訊範圍的末端,通訊可能會突然中斷。對於只會停下來不動的玩具車來說,這並不是個大問題,但這個情況卻可能導致無人機無法回應命令並繼續朝同一方向前進。有一些無人機會自動返航,但也有部份無人機則會嘗試回到最後一個已知的無線電接觸點。

另一個問題是無法共同工作的專有系統數量激增。所以,如果你要使用A公司較適合車用的小型接收器,同時又想要使用B公司處理能力更好的控制器,很可能無法如願。

藍牙5的優點

先前,理論上藍牙在戶外空曠地方的通訊範圍可以達到200公尺,不過,在實際應用時是接近100公尺;然而,藍牙5標準則可將該範圍擴展到800公尺,或甚至更遠。

如果不需要額外的通訊範圍,藍牙5可以利用大幅增加的頻寬,讓更多的資料可以交換,這可用來回饋送即時的相機資料。

藍牙技術的另一項優點是它可輕易地用於更多的用途,比如可以添加監測溫度、濕度和風速等狀況的選項,而不僅僅只是發送訊號指示無人機「向左」、「向右」等。

將藍牙技術帶入玩具

標準化是將藍牙技術帶入RC玩具領域的第一個明顯的優勢。任何使用藍牙技術的汽車、船隻或無人機,只要它們的開發符合標準,均可利用任何的藍牙智慧型手機或控制器來加以控制。

增加的通訊範圍也是很大的優勢。儘管大多數業餘愛好者不希望他與玩具的距離受限於100至200公尺,如果能夠可靠地延長操控距離,並且不必擔心失去訊號的連接,便可讓玩具汽車擁有更長和更有趣的賽道。

藍牙技術還可以使得車輛更容易為用戶即時提供寶貴的有關狀況之回饋資訊,例如,牽引力和引擎的速度,可以警告控制器出現不利的情況,及時採取糾正措施。此外,無人機的環境監測功能則可以實現更安全和更可預測的飛行。

最後,藍牙技術為無人機帶來了碰撞檢測和迴避的可能性。使用藍牙5的增強廣播功能,無人機可以像藍牙信標一樣,將其所在位置對外廣播。該地區的其他無人機可以接收到該資訊,從而避免碰撞發生。

市場上有一些使用低功耗藍牙技術的玩具,最著名的是由智慧型手機控制的球形玩具Sphero系列。目前使用藍牙5的玩具似乎還很少,但隨著製造商意識到長距離藍牙連接功能可以為其產品帶來的靈活性,這種狀況一定會在未來幾個月內產生變化。