2021-04-26 10:35:28 信驰达科技 19

随着第四次科技革命进程的不断演进,互联网的发展也进入全新时代—“互联网”时代,在此时代背景下,许多和互联网没有联系的事物都将连接到互联网上,变得智能化。许多新兴产业将会开拓出巨大的市场,像车联网,智慧物流,人工智能等物联网技术得到了广泛的关注,而室内定位,也是其中之一。

室内定位是近几年来逐渐被重视的一个巨大需求市场。因为人们的日常生产生活大多发生在室内场景,而位置数据又是最基本的数据维度之一。

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根据诺基亚提供的数据,人们87%-90%的时间都在室内度过。由于室内空间结构越来越复杂,人们对位置的实时性、精确度要求越来越高。例如在停车场反向寻车、查找特定的物品、定位走散的亲人等变得越来越困难,室内定位的需求前所未有高涨。

随着全球新冠疫情的爆发,对病毒流动传播进行控制成为防疫措施的目标,如何对人员的封闭性和流动性情况进行掌握成为了防疫重点,在此情况下,人员的室内定位需求迎来了又一波高潮。

可以说,室内定位市场有非常好的"基本面"与潜在爆发的逻辑。尤其是最近这些年,伴随着wi-fi、蓝牙、uwbrfid等通信技术的进步与普及,室内定位的应用也逐渐铺开。

一、室内定位市场高速增长

1.全球室内定位市场分布

在全球室内定位市场中,北美占据32%的市场份额。由于在室内定位技术方面有着重大研发和技术进步,北美预计未来将持续引领室内定位市场。因此,一些北美公司正在战略性地采用不同级别的室内定位技术,以便在各自的市场中取得领先地位。其中高精度的uwb技术和低成本的beacon技术在海外市场迅猛发展。欧洲、中东在室内定位市场中分别占据28%22%的市场份额。亚太地区占据的市场份额最少,仅有18%,但是绝大部分市场是在中国,这完全得益于中国近几年制造行业、消费行业经济的快速发展。纵观整个定位市场,驱动位置服务的因素很多,其中商业驱动和政府驱动是两个非常关键的因素。

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2.室内定位市场规模统计

market&markets机构的调查数据显示,室内定位的全球市场将以42.0%的年复合成长率增长,市场规模预计从2017年的71.1亿美元增长到2022年的409.9亿美元。特别是以苹果为代表的手机企业将高精度定位系统uwb引入手机生态系统后,原本室内定位市场to b 的商业模式将快速过渡到to c的市场,这必将引起新一轮市场的快速增长。

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来源:market&markets

二、叫好不叫座,市场拓展难

最近十年,室内定位市场不乏热点需求,也不缺苹果、三星、nxp等重量级玩家,早在七八年前,苹果就掀起了一股基于蓝牙ibeacon技术的室内定位热潮,不过热潮退去,当初那批室内定位企业还活着的已然没剩多少。

这种反常足以让室内定位企业去深思造成这种情况背后的原因,室内定位市场不缺技术创新,也不缺重量级玩家,更不缺资本投入,那就只能从室内定位应用方面去分析。

1.系统级成套方案不成熟

一方面,室内定位虽然应用广泛,但很少会单独存在需求,对于用户端来说,尤其是b端的用户,都是需要一整套的方案,从室内定位装置到数据采集上传,再到可视化操作,建立完整的系统方案。而在这个系统方案中,定位是其中的一个环节而已,广大的室内定位企业在当时可以提供较为成熟的室内定位终端产品,但是整个闭环定位系统还不够成熟,终端客户普遍需求的是落地周期短,自身投入研发少的系统级定位方案,这导致室内定位市场的开拓难度大为增加。

2.应用端定位需求不明晰

另一方面,应用端的定位需求不是很明确,虽然室内定位技术可以应用的场景非常广泛,潜在用户基数非常庞大,但是评估室内定位技术在某个市场是否真的能爆发,有潜力,被广泛应用,就要评估室内定位技术在其中扮演的角色是"锦上添花"还是"雪中送炭"

"锦上添花"就是在应用中,加上了定位技术后,会有一定的正向体验提升,但它并不是必须的,用户并不会主动的去使用它,接受它,它作为用户体验的加分项,而不是必需项。比如顾客在商场中导航店铺这类应用中,很多时候顾客都会选择直接查看商场设立的指示牌,或者是直接问路,就可以找到目标场所。定位技术方案在当时的定位精度差,时延比较严重,顾客导航体验感并不好,在这种情况下室内定位就显得是"锦上添花",作为上述方式的补充确认。

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"雪中送炭",就是该类场景中对于定位技术具有迫切的需求,急需满足定位要求。比较典型的场景是高危环境,例如化工厂的强制性管理,或者人员活动范围限制场所的管理。比如监狱,养老院,煤矿等。因为行业本身的特殊性,就需要对人员,资产进行管理,而室内定位技术,能高度匹配这样的需求,达到"雪中送炭"的目的,作为上述应用场景的首选方案。

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当然,还有其他的非强制管理市场,就需要通过评估投入产出比,看看室内定位技术是否能够达到理想中的经济效应目标,比如物流冷链、工厂流水线等场景。

这类场景不可一概而论,因为不同的企业,他本身的业务不同,信息化基础不同,甚至商业模式不同,需要具体项目具体去分析。

这个市场需要接受教育与被认可,这有一个长期的过程。

三、2021“互联网”推动定位市场进入新拐点

然而就在最近几年,室内定位技术产业的发展进入了拐点期。特别是随着工业4.0进程的不断推进,拐点期的趋势越来越明显。

1.首要原因,就是应用需求端的突破。

10年前,即便是有厘米级的定位技术出现,市场上也很少有相应的需求,而在10年后的今天,随着物联网与智能化时代的到来,企业机构与个人对于数据的重视程度日益增加,基于数据进行业务的拓展已成为最流行的商业模式。其中消费者消费习惯的转变是商业化规模中对室内定位应用爆发式需求的决定性因素。

宏观层面来看,商业地产市场面临去库存压力,商业开发投资出现疲软;服务业扩张步伐加快,消费市场规模进一步扩大,互联网的发展使新零售正成为商业转型升级风口。

微观层面来看,居民收入持续提高,消费观念也在发生变化。因此,在外部环境发生巨变情形下,消费观转型升级是未来商业行业发展的关键。

1)消费升级:变化中的客群,引领品质消费新趋势

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中国男性/女性各年龄段人口及比例(数据来源:国家统计局)

随着我国推动消费提档升级,品质生活体验类消费正逐步成为消费的核心,居民生活消费需求从“有”到“好”的转变,给消费品能够提供的体验提出了新要求。

从客群结构上来看:8090后对于时尚、潮流、个性的追求引发消费结构变化,更愿意为体验和服务付费;同时,随着我国进入老龄化社会,与之有关的医疗养老服务,也逐渐成为重要的消费业态;另外,随着全面二胎政策放开后,商业中亲子业态为主的“娱乐体验类消费”也即将迎来发展热潮。

2.次要原因,就是应用技术端的成熟。

智慧物联技术的成熟,尤其是物联网规模效应的积累,也让定位方案的成本逐渐下降,能够满足定位市场的需求,这也让室内定位产业迎来的春天。

如果室内定位技术要广泛使用,定位精度、可靠性、覆盖范围、功耗、成本等技术挑战需要很好的解决。而室内定位技术经过了多代升级,已经可以很好的满足以上技术需求,

室内定位场景也越来越庞大复杂,大型商超、综合性医院、机场、停车场等场所对于定位和导航的需求也逐渐增多。大型商超市能够借助室内定位技术为前来购物的消费者提供实时导引服务,同时基于位置提供对应的营销服务。医院希望对医疗设备进行实时定位,便于需要时快速调用,希望能对特殊病患进行定位监护,防止其发生意外。高危化工厂需要对人员进行定位管理,防止发生安全事故等。可以说,室内定位在零售、餐饮、物流、制造、化工、电力、医疗等行业均展现出了广阔的市场前景。室内定位技术端的成熟,大大加快了定位项目的落地实施。

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四、主流室内定位技术的市场机会

当然,市面上的室内定位技术多种多样,这也可以应对不同层次的应用需求。

对于应用端而言,选择使用什么样的定位技术主要是由两个方面来决定:

第一,是应用属性要求,某些应用场景是强制性的,某些应用场景是需要超高精度的来实现应用需求的。

第二,是基于成本的考虑,即在能满足应用需求的基础之上,任何用户都是希望价格越低越好。

基于这两个最基本的准则,我们可以分析一下市场上几种主流的室内定位技术的市场机会。

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1.wifi

wi-fi定位技术方案最大的优势就是性价比高,定位进度为米级。因为目前wi-fi网络经过了二十多年的普及,手机高度智能化,几乎人人都有一台智能手机,这使得wi-fi室内定位方案成本非常的低廉。设备在开启wi-fi的情况下,扫描并收集布置在固定位置的ap信号,并将数据发送到位置服务器,获得定位信息。wi-fi的定位精度不是很高,因为wi-fi信号容易收到障碍物的干扰,网络的稳定性以及可靠性不是很高。综合优缺点,wi-fi定位方案非常适用于泛定位需求,覆盖区域很大,流量较大的场景,例如百货超市,商场等,其wi-fi设备布设较为容易,供电方便,消费者也习惯于连接室内wi-fi

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2.蓝牙

基于蓝牙技术的定位方案可以分两类,一类是市面上成熟的beacon方案,一类是新兴的基于蓝牙5.1aoa/aod方案。

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beacon定位方案精度一般,为2-3米。beacon终端设备比较便宜,基于低功耗蓝牙技术,功耗低,适合大量部署。beacon基站通过采集beacon信标广播出来的信号强度,计算信标的定位信息,构建一个基础的定位系统成本较低,对于需定位设备数量庞大,成本要求低,功耗低,续航长的应用场景有较大优势。综合来说,蓝牙beacon方案无论是精度,成本还是方案易用性等方面的表现都只是中规中矩,在很多米级定位需求场景中是一个比较通用的方案,例如智能仓库、智能博物馆等场景,可以部署成百上千的beacon终端,提升定位精度,低功耗,低成本,易维护。

另一种蓝牙定位技术-aoa/aod的定位方案,精度可达到亚米级,作为最近两年颇受市场关注的定位技术,自从蓝牙无线联盟发布ble 5.1协议之后,其高精度的蓝牙定位技术能力使其吸引了大量厂商投入研究,并且它可以依赖于手机蓝牙生态可以迅速铺开市场,在高精度定位技术中,蓝牙aoa/aod技术在功耗、价格方面都有较为明显的优势,是值得关注的一个技术门类。虽然aoa/aod技术需要天线阵列,定位算法难度较高,需要相当的研发实力才能投入产出结果,而且该技术商业化还处于起步阶段,但是随着研发时间的积累,市面上已有厂商研发出相关的demo固件,逐步加快了aoa/aod技术的产品进程,相信蓝牙aoa/aod定位方案将能很快面世,加快商业化进程。

3.uwb

uwb(超宽带)技术是一种利用纳秒级非正弦波窄脉冲传输数据的无线载波通信技术,定位精度达到了惊人的厘米级。原本uwb技术主要用于军用雷达,2002年,fcc开放uwb技术民用。虽然该定位技术出现时间很早,但此技术的普及度并不高。但在最近一两年,随着苹果、三星、nxp、小米等大厂的市场布局,这个技术逐渐进入了大众的视野,苹果公司主推的airtags就属于uwb

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uwb技术占用的频谱范围很宽,例如应用较广的decawave uwb 芯片dw1000支持3ghz7ghz频段范围,数据传输速率可以达到几百兆比特每秒以上。uwb技术采用脉冲信号发送数据,脉冲宽度很小,意味着信号占空比很低。在定位系统里,距离分辨率与脉冲宽度成正相关,脉冲宽度越小,距离分辨率越小,可以分辨的两点就越近,精度就越高。正是窄脉冲和高频带为uwb定位技术带来更高的距离分辨,在精度方面使得它有着其他定位技术难以匹敌的优势。

uwb技术在室内定位中,厘米级的定位精度,完全满足室内的高精度定位需求。超大带宽保证数据通信速度快,抗多径能力强,穿透能力强。低占空比。

具备如此多优势的uwb在定位市场的推广并不是一帆风顺。uwb技术本身门槛较高,光是天线设计一项足以难倒很多射频厂商。uwb产品成本也非常高昂。建立一个基本的uwb定位系统,需要至少3个定位基站,和数个uwb标签,其市面售价至少为数千元,和beacon最小定位系统仅需数百相比,uwb定位技术落地成本便非常高昂。而且uwb波束指向性强,选择tdoa或者twr定位,都需要计算部署基站位置,建立定位算法系统,通过计算不同基站收到数据的时间差来获得定位信息,uwb定位技术门槛较高,适合应用于定位精度要求高,延迟低,对成本不敏感的场景,例如军事定位,重点安保区域监控等。

uwb设备功耗相对较高,市面上还有厂商采用大容量充电电池供电或者电源直接供电,而且uwb高频段占用也意味着频带利用率低下。uwb技术成本是限制其应用最大的障碍。但随着大厂们的市场布局,uwb的成本势必会随着规模效应而降低,这也让uwb技术成为了市场的焦点,产品的成熟商业化指日可待。

4.rfid

rfid,是一种无需直接接触的识别技术,采用了无线射频信号读取和传输电子标签所存储的信息,定位精度在10m左右。rfid技术具有非视距传输、识别速度快等特点,而rfid技术中用到的存储信息的电子标签具有体积小、成本低廉、可重复使用等优点。广泛应用于物流追踪、交通运输、商场货物管理、物品定位等领域。

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rfid标签分为有源和无源,有源标签由于自身有源,信号处理也能做得比较复杂,定位精度会高很多。能在理想情况下达到覆盖100米范围,定位误差5米左右,主要通过三角定位来完成,但这个领域完全可以使用诸如uwbzigbee等完成定位。

无源标签是大多数时候所指的rfid,由于标签自身没有计算能力,所有信号处理都要受限于读写器接收到的反射信号,因此信号处理算法选择余地会小很多。且因为读写器识别范围基本上在10米范围以内,一般是较为精细的定位才会选用无源标签定位。

基于rfid的室内定位方法就是通过已知位置的读写器,对标签进行定位。对目标设备与各标签之间的实际距离进行估计,再通过几何方式来估计目标设备的位置。常用方法有:基于信号到达时间(toa)定位、基于信号到达时间差(tdoa)定位等。这些技术与uwbwi-fi中采用的技术原理一致,只是rfid信号的传播距离受到能量的约束而非常近,一般只有几米到几十米距离,而且rfid不便于整合到移动设备之中,作用距离短,一般最长为几十米,用户的安全隐私保护差,信息容易盗取。

五、融合技术的定位需求

随着中国经济发展步入新常态,零售行业也迎来巨变。

1.新零售价值链

为解决线上成本和线下门店品类和覆盖范围有限的问题,企业都在利用技术融合线上和线下两个渠道进行精准体验式营销,构建起跨区域、多场景、全时段的经营方式, 商业中心将不再是消费场所,而是全新的生活体验;未来,重塑新零售重塑价值链,重新定义消费体验场景,走差异化路线,将成为商业地产升级新路径。而室内定位技术将是其中重要的一环。

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市场上的室内定位技术也不止上述罗列的几种。事实上,单一的定位技术很难满足应用的市场,即便是能满足,也会造成成本或者资源的浪费,因此,在具体项目中,很多技术方案都是多技术种类的融合。

2.beacon的优势融合

同一场景中,多种定位技术同时存在。比如说,在大型购物商场中,泛在的定位需求用wi-fi定位技术就可以,而室内人员管理可以基于蓝牙beacon技术实现,某些重要的资产或者区域的管理,可以基于uwb来实现,而如果要考虑数据的采集与上传,还需要结合其他的无线技术一起。

同一场景中,多种定位技术组合使用。比如说,物流托盘管理,基于货物的定位可以使用蓝牙标签,数据采集上传方面,物流仓库面积通常非常大,如果采用传统的wifi网关采集数据,其布线成本也会居高不下。

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采用ble lora的方案可以很好地结合两者的优点,因为蓝牙标签成本低,功耗低,方便大量部署。lora网关采集数据后,可以利用长距离的传输特性将数据传输至本地服务器或者云端,虽然lora网关成本较高,但是每个仓库数个网关即可满足需求,整体成本和实际通信效果都十分可观。

因此,未来的定位技术应用市场,多技术的融合方案更加符合市场的需求。

beacon应用案例在市场上已遍地开花,网上可以搜到各种有关beacon的技术信息。无论国内还是国外,beacon技术旺盛的应用需求已经吸引越来越多的厂商投入研发。信驰达科技作为物联网业内领军企业更是起到了先行者的作用,旗下推出的beacon成品rf-b-ar1,操作简单,配套工具齐全,可视化配置参数,极低的使用门槛助力客户缩短项目搭建周期,帮助客户产品快速落地,在国内已有很多beacon应用场景案例。目前,国内beacon应用越发趋于完善,整体室内定位产业链初具规模。凭借着低功耗,低成本的beacon产品优势,信驰达科技在室内定位应用的广阔前景已经打开。

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标签: beacon
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