室内定位技术蕴含3000亿元商机,5G通信也来分一杯羹

电子放大镜 2022-05-23

室内定位5g通信定位精度

3900 字丨阅读本文需 9 分钟

室内定位市场在全球发展非常迅猛,目前已经形成了比较大的产业规模,预计到2025年,室内定位产业会达到每年新增70多亿美元的产业增长速度。从2017年开始,国内引入相关的室内定位技术,如蓝牙、UWB等。国内专用的室内定位技术产业链近年也不断发展和创新,预计到2025年达到100多亿元产业规模。

从几组数据看室内定位需求有多大

我们知道,在商业应用中,根据不同的应用场景,室内定位技术可分为消费级和工业级。

其中,消费市场主要应用有商场导购、家人防走散、停车场反向寻车、室内导航等。这类需求对于定位精度的要求不高,一般精度达到1m就可以满足大多数应用。

企业应用市场主要包含人流监控和分析、智能制造、紧急救援和人员资产管理等。这类需求对于定位精度要求更高,并且要区分操作对象、人群中的个人等,需与专用标签和传感器配套使用。

那么,我们再来看看两种室内应用场景下的定位需求有多大

消费市场方面,有研究报告曾指出,如今人们有 80%~90%的时间在室内度过,伴随着这些设备的出现,室内定位的需求将越来越强烈。然而相关服务还并未普及,可以说室内定位隐藏着巨大商机。以外卖为例:

2017 年,中国在线外卖用户规模达到 3.05 亿人,2018 年规模达到 3.58 亿人,2019 年突破 4 亿人次,规模突破 2800 亿元。传统的餐饮、商超、休闲娱乐行业也纷纷开启 O2O 模式,依托城市商业中心和公众号、小程序等服务平台提供自己的产品。商业中心的规模化建设对室内定位的要求逐渐升高,传统的室分系统已经不能满足用户的定位要求。

企业应用市场方面在行业领域,智慧工业和智慧城市,这两大领域催生了大量行业应用。目前,化工厂、医院、养老院、监狱/看守所/戒毒所、施工现场等都大规模引入室内定位,增长速度极快。具体到行业,《2018 年室内定位的发展前景分析》报告指出,我国室内定位直接市场总量已突破 3000 亿元。

室内定位主要技术

与室外卫星定位的情况略有不同,室内定位各种技术呈现出百花齐放的场景。

目前,室内定位常用的定位方法,从原理上来说,主要分为:邻近探测法、质心法、极点法、多边定位法、指纹法和航位推算法。各种原理各有优劣,在不同应用场景、不同预算要求下,也可将不同的原理组合使用。目前主流技术主要有以下几种:UWB、蓝牙、WiFi、RFID、超声波室内定位等。

超宽带(UWB)室内定位技术

UWB定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点,与新加入的盲节点进行通讯,并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。

从技术上看,UWB技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低,尤其是能提供非常精确的定位精度等优点,而成为未来无线室内定位技术的热点和首选。

不过UWB的劣势也很突出,一方面难以实现大范围室内覆盖,另一方面系统建设成本远高于RFID、蓝牙信标等技术,这也限制了该技术的推广和普及。

蓝牙室内定位技术

蓝牙定位技术的原理是基于RSSI信号强度定位,首先在区域内铺设蓝牙信标,由 Beacon 发射信号,蓝牙设备接收信号并反馈,当设备进入范围内时,估算系统中各蓝牙设备之间的距离,以此达到定位的目的。通过这种技术,定位系统在确定特定设备的位置时,精确度可达到米级。

蓝牙定位主要应用于小范围定位,对于持集成了蓝牙功能移动终端设备,只要设备的蓝牙功能开启,蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。

蓝牙定位的劣势表现在系统的稳定性跟不上,在复杂的环境下很容易被干扰。

Wi-Fi定位技术

Wi-Fi 定位技术采用在区域内安置无线基站,根据待定位 Wi-Fi 设备的信号特征,结合无线基站的拓扑结构,综合确定待定位 Wi-Fi 设备的坐标。

Wi-Fi 定位技术便于利用现有的无线设备实现定位功能。

WiFi定位可以实现复杂的大范围定位,但精度只能达到2米左右。因此适用于对人或车的定位导航,在一些医疗机构、主题公园、工厂、商场等场合下应用。

Wi-Fi定位的劣势表现在必须处于联网状态,否则无法实现定位,此外需要打眼走线,部分环境施工较为困难。

RFID定位技术

RFID定位技术利用的是电磁感应原理,通过无线激发近距离无线标签,实现信息读取的技术。射频识别距离范围从几厘米到十几米。

相比其他定位技术可实现精准定位,RFID则主要用于辨识人员是否存在于某个区域,而无法实现实时跟踪,离我们生活息息相关的考勤系统是RFID 在人员定位方面的典型应用。

目前为止,RFID定位应用仍没有标准的网络体系。因此不适用于大型设备的巡检、人员安全的确认等用途。

超声波室内定位技术

超声波定位技术采用反射式测距法,通过多边形定位等方式确定位置。该系统由一个主测距器与多个接收器组成,前者一般放置于待测物体上,后者则固定在室内空间的某个位置。其定位过程如下:先由上位机发送同频率的信号给各个电子标签,电子标签接收到后又反射传输给主测距器,从而可以确定各个电子标签到主测距器之间的距离,并得到定位坐标。超声波定位技术的定位精度较高,可达到厘米级。

超声波定位技术的劣势表现在其受多径效应和非视距传播影响较大,且超声波频率还受多普勒效应和温度的影响。此外,超声波定位需要大量的基础硬件设施,这也造成了其需投入较高的成本。

室内定位市场规模扩大 企业积极布局

人们对室内定位的需求越来越多,比如在智能工厂中,员工管理、AGV(无人搬运车)的运行都需要室内定位技术;在养老院、医院,需要了解老人、病人、物料等在院里的位置;在大型商场、机场、高铁站和停车场等环境中,更需要室内定位,了解自己的位置,了解自己要找的商铺、候车室的位置。可以说,室内定位随着数字经济的发展,需求越来越旺盛,据统计,以上这些场景的市场规模可以达到上千亿元。

面对庞大的市场需求,全球各大商业巨头已经布局室内定位技术。苹果在其手机上加入UWB芯片,开发出数字钥匙;谷歌2014年发布基于计算机视觉的ProjectTango,用于安卓系统的室内定位,2021年进一步推出基于WiFi信号的RTT技术加以补充;而爱立信、诺基亚等通信企业在推动蓝牙AOA技术的应用。此外,还有大量的中小企业利用地磁技术、Zigbee、Lora、WiFi等多种技术,提供室内定位服务。

按定位原理的不同,专家认为,主流的室内定位技术可分为四大类:一是基于传感器的室内定位技术,包括红外线、超声波、惯性导航、计算机视觉等;二是基于射频信号的室内定位技术,如WiFi、蓝牙、ZigBee、蜂窝网络、射频识别、UWB等;三是融合定位技术,将不同传感器进行位置信息融合;四是地磁定位技术,利用室内环境中不同点位地磁场强度差异进行定位。

室内定位解决方案是多样化的,由于室内环境比较复杂,UWB、蓝牙等技术在室内场景中,也有一定的局限性。因此,寻找新的技术方案,在降低成本的同时提高定位精度,且支持更多类型的终端,尤其是支持大众用户的智能手机,一直是业内许多研发机构和科技公司探索的目标。

对国内的室内定位市场来说,随着5G覆盖水平的提升,基于5G实现的室内定位拥有更好的发展空间。“5G定位在toB和toC不同的场景里面都有相应的需求和应用。”华为云无线网络室内数字化产品线总裁陈传飞说,“国内专用的室内定位技术产业链不断发展壮大,预计到2025年,室内定位会达到100多亿元产业规模。”

5G室内定位技术能力在增强

陈传飞认为,5G的室内定位可以应用在智能工厂的人、车、物、料管理的每个环节里。

在制造工厂里,每个员工的工位相对固定,如果一个员工移动到另一个工位上,可能导致生产线的混乱,这就涉及工厂对人员位置的管理。工厂中的人员过站就是典型的室内定位应用管理,在这个应用中定位精度的要求达到3米就可以,关键是要准确实时地把员工过站的行为迅速识别出来。

室内定位有一个很重头的应用是导航,但导航需要的精确度,在不同的场景里需求也是不一样的。工厂里的AGV、大型物流企业的无人化物流仓库,这些物流的导航当前主要还是用磁钉、二维码、多路摄像头,建立起一个实时的室内空间画像,以便能迅速地找到自己的位置。这些室内导航的精度要求比较高,比如AGV要给一个指定的工位送物料,要求的定位精度要达到厘米级偏差。

物料的定位是要知道物料栏在什么时候应该到哪个位置,位置信息与时间因素要关联起来。在现代化工厂中物料的运送逐渐实现自动化,比如上料的管理,在规划的物料序列中,自动化的管理要求物料要在指定的时间内到达指定的位置。

“我们希望高精度的定位能够给5G带来更多新的商机。”陈传飞说。无线定位技术本身都是在无线的宽带上发一个信号,这个信号跟定位的标签之间进行相互的沟通,沟通完之后多个信号源去跟相对应的终端沟通,以多个信号确定的位置信息,最终锁定相应终端的位置。在室内覆盖中,5G小基站、微基站、点站的部署会越来越多,这些基站可以在室内定位中发挥作用。

要想实现5G的定位能力跟行业应用迅速建立连接,需要5G定位有开放的接口,让行业现有的定位应用能快速跟5G定位的能力相衔接。其中包括开放的接口、标准化的定位平台,以及跟现有的定位服务之间的平滑连接。在应用中,一种可以把5G的定位功能融入5G大带宽、低时延的通信中,以相应的终端锁定人、车、物;另一种是满足低功耗需求,借鉴扫描枪激发标签建立连接,识别其中的内容的模式,5G也在考虑设计不使用芯片的定位标签,希望能够在不用给标鉴供电或者只需极少供电的连接方面实现突破。

而相比蓝牙、UWB等技术,5G定位的优势明显。一是可以解决定位的精度要求,从3到5米的定位精度、1到3米的精度再到亚米级定位,5G室内定位的精度提高是有挖掘空间的。二是满足一些场景化的要求,例如5G定位网络具备高可用性,比WiFi、蓝牙的可靠性更高,特别是一些高精尖的制造企业需要7×24小时连轴转,定位精度不能受到太大的影响。再如企业比较重视的数据不出园区、测量数据不出园区的需求,都有方案可以满足。三是5G定位有更好的开放性。

室内定位技术与方案日臻完善成熟,行业进入发展黄金时期

根据调查显示,城市中人们80%以上的时间在室内度过。医院、养老院、工厂、博物馆/展览馆、会展、智慧大楼、工业园区、监狱、工程建设、地下停车场、学校等场所对于室内定位的需求刺激了技术与方案的不断完善。

当下室内定位技术可实现“定位导航(路线导引)、人员/物资实时定位管理、移动轨迹查询、电子围栏安全防护、一键报警求助、视频联动”等丰富功能,足以满足常见的位置服务需求。特别是近些年结合可穿戴设备、VR、智能感知等技术,让室内定位拥有了更加广阔的应用空间,各大主流芯片厂商、移动操作系统厂商、应用开发商等在产业链各个环节上也试图大力推动室内定位的应用扩展,使得室内定位有望在各大领域快速普及,推动行业迎来发展的黄金阶段。

创新技术无处不在,创新应用更是层出不穷,寻息电子基于精准定位技术,不断在方案与技术上进行双重创新,在系统成本、部署维护难度、定位精度上进行不断变革,相信在物联网的浪潮下,室内定位必将会演绎更多精彩。

来源:中国电子报,广纳科技,物联传媒

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处本网。非本网作品均来自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如您发现有任何侵权内容,请依照下方联系方式进行沟通,我们将第一时间进行处理。

0赞 好资讯,需要你的鼓励
来自:电子放大镜
0

参与评论

登录后参与讨论 0/1000

为你推荐

加载中...