室内定位,一个蕴含3000亿元商机的市场

2020年6月23日,中国北斗卫星导航系统官方宣布,北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星、第三颗地球静止轨道卫星有效载荷完成开通。截止目前,中国北斗签下137国反超GPS定位系统!

这无疑是地理定位一个标志性的大事件,打算卫星定位只能用在室外环境,一到室内,由于导航信号衰减太快,卫星定位就无法使用。然而相比室外,人类对于室内定位的需求随着时间的推移越来越强劲,因此近年室内定位引起了高度的关注。

室内定位,一个蕴含3000亿元商机的市场插图

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。

场所 数量 单价(万元) 市场总计(亿元)
规模以上石油及化工厂 30000 家 80 240
规模以上工厂 250000 家 50 1250
隧道 5022 千米 50 100.44
地铁 2200 个站 50 11
电厂 1300 家 400 52
养老院 80000 家 50 400
三级医院 2000 家 300 60
看守所 7000 个 40 28
监狱 680 家 500 34
博物馆 5200 家 30 15.6
其他

(指挥大楼、桥梁、码头、地下管廊、船舶、停车场、会展、商场、机场、游乐园等)

…… …… 1300+
合计(首次项目建设) 3491+

我国室内定位直接市场总量

人类都能战胜太空,岂能迷失在自己构筑的钢筋水泥中?

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。

结语

我们知道,室内定位只是整个地理定位市场中的一部分。在IoT时代,我们对于地理定位的需求呈指数级上升的姿势,给了包含室内定位在内的各类定位技术提供了大量大显身手的机会。

 

 

本文来源:物联传媒

本文作者:市大妈

本文由UWB室内定位实验室呈现。

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