融合定位技术6种打开方式

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在我们日常生活中,80%以上的信息属于具有空间位置特征的相关信息。位置信息与人们的生产和生活息息相关,无论在室内还是室外环境下,快速准确地获得移动终端的位置信息和提供位置服务的需求变得日益迫切。对于定位的需求已经不仅仅只是粗略的轨迹、导航,在万物互联的时代,高精度定位正在成为刚需。

就在5月18日,中国卫星导航定位协会发布《2021中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》(以下简称《白皮书》),指出2020年全行业总产值同比增长16.9%,达到4033亿元。而其中高精度定位市场增速远超全行业,2020年同比增长47.5%,总产值达到110.4亿元。从2010年到2020年的11年之间,高精度定位产品年销售收入增长了10倍,年均复合增长率高达26%,并且在2020年大幅加速增长。

 

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数据来源:《2021中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》

当前实际应用中,增加定位功能都需要独立的定位技术方案,这也意味会增加额外的成本。因此,这就注定了用户在考虑定位方案的时候不能让它只是一种“锦上添花”的功能,得产生实实在在的价值,比如说安防监控、车辆监控、监狱看管、无人机、农机、工程机械、测绘仪器、机器人与物联网终端等。

随着新兴应用涌现(例如自动驾驶汽车和无人机)、技术突破发展(例如面向大众市场的双频芯片组)和市场服务优化(在某些国家,高精度定位服务价格低廉甚至免费),高精度定位服务市场发展十分迅速,其将不仅仅只是专业应用级的服务,更会成为大众级的服务。

因此,《白皮书》指出,精准时空服务正逐渐取代目前的位置服务成为产业发展的核心方向,高精度大众化应用创新已成为行业发展必然趋势。

蓝牙无线电技术释放高精度定位的魅力

正如前文所说,高精度定位正在成为刚需,这一需求得以实现也依赖于长期以来的技术沉淀,伴随着蓝牙、WiFi、UWB、5G等通信技术进步与普及,各个通信定位解决方案供应商在高精度方面都在不断地进步,技术的完善为高精度定位的应用实现提供了基础。

蓝牙最初以其通信功能为大众所熟知,目前蓝牙的四大应用为:音频传输、数据传输、位置服务、Mesh网络。而今,位置服务将会是蓝牙增长最快的应用应用领域。

 

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来源:ABI Research

根据SIG最新发布的《2021年蓝牙市场最新资讯》,尽管新冠疫情的爆发和由此引发的出行和工作限制导致了短期内蓝牙位置服务的部署量出现了25%左右的下降。然而,由于市场对资产追踪和室内定位用例仍持续抱有兴趣,分析师预计蓝牙位置服务部署量将在2021年底前实现反弹,并从现在起到2025年实现32%复合年增长率。

2021年底,蓝牙位置服务部署总量将达到26.2万。

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来源:ABI Research

仅从2021年来看,室内导航将超过其他位置服务部署量:虽然位置服务解决方案支持从接近类服务到资产跟踪等许多不同用例,但室内导航是部署每项位置服务所必须的。目前,已有接近80%的蓝牙位置服务部署都包含室内导航功能。

零售用例引领蓝牙位置服务的部署:蓝牙技术的不俗量在多个不同的垂直领域都呈现出强劲的增长趋势。目前已有66%的蓝牙部署量支持零售用例,预计蓝牙部署量将在未来五年内增加一倍。

蓝牙技术目前已经形成了庞大的生态,预计到2025年,蓝牙设备的年出货量将达到64亿。新兴的蓝牙AoA/AoD技术将会带来更高更为优秀的定位性能,而基于蓝牙庞大的生态,有助于这个新技术加速推广与落地。仅从位置服务应用来看,到2025年,蓝牙实时资产追踪用例的部署量将会达到51.6万;室内位置服务的部署量将会增长2倍;蓝牙医疗位置服务解决方案将增长5倍左右,达到38万。另外,“智能手机即数字钥匙”,现在人们已经非常能接受手机作为数字钱包的支付方式,智能手机将继续扩展其在日常生活当中的作用。

定位技术之争:融合定位才是出路

碎片化是物联网产业最大的特征,不同的物联网应用有着千差万别的需求,正如没有一项通信技术适配所有物联网应用一样,也没有一项定位技术能满足与所有定位场景,在很多应用场景中,在功能上满足需求后,为了追求更优性价比需要将多种定位技术进行融合应用,融合定位技术方案已逐渐成为行业的趋势。

目前,融合定位技术已有不少厂家在系统研发过程中考虑或正在尝试。

蓝牙AOA + UWB融合定位

前者优势在于较小区域场景,而后者优势在于较大甚至超大区域场景,两种场景各自成本优劣势差别巨大,为解决以上两种单一系统的局限性,再加上现场定位场景类型多样甚至复杂,因此将两种定位方案进行融合异构,提高定位结果置信度及可靠性,解决单UWB定位系统抗遮挡能力差、定位数据跳变大的问题;并解决单AoA定位系统中假定终端高度而带来的误差大问题,在充分满足定位需求的同时有效降低部署成本。

据悉,目前已有多个项目落地,涵盖监所、养老院、医院、变电站、油气管道等多个行业。未来也将在室内定位领域开展更深入地研究及成果转化工作。

5G+蓝牙AOA融合定位

5G时代的到来,让电信运营商看到了室内定位技术和5G结合的价值,因为运营商天然具备室内通讯网络建设和运维的能力。如今,运营商部署5G按照先室外后室内的顺序,也就是先部署室外宏基站,后部署室内小基站。随着5G室内网络覆盖的建设,运营商开始考虑部署一张“5G通讯+精准位置”网络,将定位基站和通信基站融合部署。

蓝牙AOA + iBeacon融合定位

该方案依靠多源融合定位算法,支持将蓝牙、惯导、卫星定位、AOA等定位技术融合,提供高精度室内外一体化定位与动态导航,可应用于医疗、交通、文化、商业等产业,针对移远、园区、交通枢纽、博物馆、展览馆、购物中心、停车场等大型室内场景,提供室内外一体化的地图、定位、导航等位置物联服务以及长效、可靠的人员与资产位置物联服务。

地磁/惯导+蓝牙AOA融合定位

该系统是以磁场定位为核心的融合定位方案,磁场特征由地磁场合建筑物结构产生,随空间位置非均匀变化,随时间稳定。融合定位终端产品具备了惯性定位、磁场定位以及融合算法,通过获取磁场、加速度、角速度以及蓝牙信号强度等数据,用户位置信息解算。

蓝牙Mesh灯联网区域+高精度融合定位

该系统以灯具为载体,采用去中心化的Mesh通讯技术和AI技术,构建一个高效、易用、低成本的室内无线网络,融合了物联网、位置网、传感网等多种网络,是空间数字化解决方案的重要组成部分,不同定位区域的定位精度可根据不同需求及成本限制进行选择,并且在项目落地之后还可以继续调整而不影响已部署的系统。

大容量+全双工+高精度融合定位

该系统采用软件无线电技术,在蓝牙频段使用了具有容量高、覆盖广、定位准、全双工等特点的技术,解决了蓝牙无法在限定区域进行大规模部署的局限。通过基站形式实现定位、传感数据采集和设备控制的全封闭闭环操作,解决“最后一米”的多设备双工通信的难题,为消防、工业、医疗、安保、工业等行业提升真实视界的控制能力,创造更多的应用场景。

写在最后

目前,室内高精度定位技术,最受业界欢迎的主要有蓝牙AOA和UWB两种技术。2020年以前,室内高精度定位的热点技术是UWB,而随着蓝牙标准和协议的迭代,蓝牙AOA技术开始崭露头角。蓝牙AOA技术虽然只是高精度定位技术中的一个小分支,但是却有着广阔的市场机遇。

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