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摘要：为解决常态化疫情防控背景下新冠肺炎密切接触者排查问题，提出来一种基于蓝牙BLE技术的密切接触者排查方法，使用者的手机应用通过蓝牙扫描得到其密切接触者的唯一加密数字ID，并离线存储，使用者一经确诊后，根据法规手动上传其密切接触者的数字ID，主管部门对上传的数字ID进行解密，对密切接触者进行排查防控。该方法具有隐私保护性较好，排查精度高的特点，可以协助卫生防疫部门高效精确地开展密切接触者排查工作，经实际测试，该方法高效可靠，具有较高的推广应用价值。

关键词：蓝牙BLE;疫情防控;数字ID;隐私保护

1.引言

在新冠疫情防控常态化的背景下，快速准确进行新冠肺炎密切接触者追踪排查显得尤为重要。作为全球使用范围最广泛的短距离无线技术之一，蓝牙无线技术由于其高可靠，高安全，低成本等优点在诸多领域如医疗监控，物联网等有广泛应用。近年来，低功耗蓝牙技术BluetoothLowEnergy（BLE）的快速发展更是解决了传统蓝牙技术功耗较高等相关问题，在各种可穿戴设备如手环，手表，AR眼镜上广泛应用。基于上述分析，本文提出了一种基于蓝牙BLE技术的新冠肺炎密切接触者排查方法。

2.蓝牙关键技术

蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，最早由瑞典的爱立信公司提出，1994年开始，相关的技术研发逐渐发展。1998年，爱立信，IBM等五家在蓝牙技术规范上达成协议，并成立了蓝牙技术联盟，共同推广普及蓝牙技术，使其展现了广阔的市场前景。经过近30年的发展，蓝牙设备已有近50亿，蓝牙技术规范从1.0到5.0，其中1.0版本针对点对点0的无线传输，给出了标准的数据传输分组格式以及分组类型，2.0版本提出了增强型数据速率协议，提高了蓝牙数据传输的性能，3.0版本集成了IEEE802.11协议适应层，增加了单播无连接数据传输模式和增强功率控制等新功能，4.0版本强化了数据传输过程中的低功耗性能，降低功耗90%，将传统蓝牙，高速连接与低功耗技术集于一体，5.0版本结合Wi-Fi实现了精度小于1米的室内定位。目前，市面上绝大多数蓝牙设备采用都是4.0和5.0的标准。

3.系统设计

3.1蓝牙状态

蓝牙具有5种状态：待机状态、广播状态、扫描状态、发起连接状态、连接状态，本方法主要功能实现步骤在扫描状态和广播状态下完成。

3.2系统广播扫描过程

BLE设备通过广播信道发现其他设备，一个设备进行广播，而另一个设备进行扫描，其中，广播的类型分为四种，分别是可连接的非定向广播，可连接的定向广播，不可连接的非定向广播，可扫描的非定向广播，其中，可扫描的非定向广播不能用于发起连接，但允许其他设备扫描该广播设备，该设备可以被发现，既可以发送广播数据，也可以响应扫描并发送扫描回应数据，是一种适用于广播数据的广播形式，符合新冠疫情密切接触者排查要求，因此本方法采用可扫描非定向广播类型。

BLE报文结构如下，由图1所示的各个域组成。

其中，报头标识该报文是广播报文还是数据报文以及发送和接受地址类型，数据部分结构如图1所示，包括有效数据部分和无效数据部分，其中有效数据部分包含N个ADStructure，每个ADStructure由lengthADtype和ADdata组成，length指定ADtype和ADdata的长度，ADtype指定ADdata的含义，当指定ADtype为0x16表示16bit UUID的数据，所以前两个字节为UUID，后续为UUID对应的数据，具体由用户自行定义。

用户注册，颁发加密ID，本方法在广播时设置ADtype为0x16并将用户加密ID作为自定义信息进行周期性广播。

蓝牙BLE扫描是一个在一定范围内用来寻找其他低功耗蓝牙设备广播的过程，可以通过设置扫描数据包的相关参数设置扫描间隔和扫描超时时间，处于扫描态的设备可以接收广播信道的报文，通过扫描可以侦听哪些设备正在广播。设备A通过发送扫描请求给处于广播态的设备B，并通过处于广播态的设备B返回的扫描响应获取额外的数据即个人ID并离线存储本机。

3.3系统交互过程

如图3所示用户B，C，D等注册之后，由公安机关对其信息进行不可逆加密，并颁发给用户存储于其蓝牙设备。同时，公安机关服务器存储其键值信息，从服务端保护用户个人信息安全。

如图4所示，A用户出入社交场所如农贸市场，大型商超等密集人口区域，并与B，C，D等用户近距离接触，A用户通过蓝牙扫描得到B，C，D的用户ID即ID_B，ID_C，ID_D等并离线存储于手机。A经医护工作者确诊为感染者，此时手动上传其手机存储的密切接触者的ID至公安机关服务器，解析得到用户B，C，D等用户信息，由工作人员通知其进行隔离。

4结语

结合新冠疫情常态化防控与万物互联的思想，本文提出了一种基于蓝牙BLE技术的新冠密切接触者排查方法，在蓝牙BLE技术的广播与扫描状态下，能够便捷高效精准完成密切接触者的筛查工作。具有较高的推广应用前景。

参考文献

[1]闫文婷.基于蓝牙技术的数据传输的研究与实现[D].南京理工大学硕士论文，2004-01-01.

[2]吴学波，陈海峰.嵌入式蓝牙多人传输协议的实现[J].信息与电脑，2012.03：119-120.

[3]徐金苟.低能耗蓝牙4.0协议原理与实现方法[J].微型电脑应用，2012.28（10）：16-19.

[4]钱志鸿，杨帆，周求湛.蓝牙技术原理开发与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[5]马建仓.蓝牙核心技术及应用[M].北京：科学出版社，2003.