6年市场翻近6倍,5G搅得动室内定位这400多亿美元的风云吗?
作者 | 物联网智库2021-12-06

室内定位正处于“百家争鸣”、技术爆发的阶段,尤其近年随着UWB、Wi-Fi以及5G等通信技术的广泛应用,使得室内定位场景的需求发生井喷,市场也随之水涨船高。

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位置服务古往今来一直是人类生活领域最重要的服务之一,比如古时人们刻画记号来记录位置信息,避免在山野丛林中迷失方向;15世纪至17世纪的大航海时代,人们通过航海图和星象图来确定位置;如今我们通过卫星、基站等技术手段定位,保证我们的行车导航、交通管理、路线规划等等应用……

随着技术和科技的发展,这些定位手段在精度、可用性等方面均取得了质的飞跃。然而按照场景不同的划分,上述内容皆是用于较大的室外定位场景,而与之相对的室内定位则发展截然不同,正处于“百家争鸣”、技术爆发的阶段,尤其近年随着UWB、Wi-Fi以及5G等通信技术的广泛应用,使得室内定位场景的需求发生井喷,市场也随之水涨船高。

室内定位井喷,挑战接踵而至

室内定位市场即通过技术手段获知人们和物品在室内所处的实时位置或者行动轨迹。近年来,随着无所不在的基于位置的服务被应用,位置服务的相关内容也从室外走向了室内,其主要的推动力则是室内位置服务所能带来的巨大的应用和商业潜能。

人们生产生活中的大多数时间都发生在室内场景当中,诺基亚提供的数据显示,人们通常有87%到90%的时间是在室内度过的,这导致大量的室内定位场景应用也接踵而至,诸如停车场寻车、敏感区域访客接待、仓储托盘、文物展示、生产设备追踪等。

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比如在大型商场中,商户或商场管理者可以通过室内定位技术获知哪些地方人流量最大,客人们通常会选择哪些行动路线等,进而更科学的布置柜台或者选择举办促销活动的地点。

再比如,现今人们虽然早已习惯了导航,但是实际上如今的导航应用并未能充分满足人们想要实现精度导航的需求,以我们最常使用的某德APP为例,当使用者精准的选择某一室内位置时,其通常只能提供一个户外地址,这也可以称之为导航最后的盲区。

不过从室外定位到室内定位,由于室内的环境动态性很强,其还面临诸多挑战。就技术角度而言,主要包括定位精度、覆盖范围、可靠性、成本、功耗、可扩展性和响应时间几个方面。

第一,就精度而言,不同类型的应用对于精度的要求大有不同,比如超市或仓库管理中,可能需要亚米级的定位精度迅速锁定物品;而在商场或者购物中心中,寻找一个特定的品牌店则需要5米甚至10米的精度即可。

第二,就覆盖范围而言,一项技术或解决方案覆盖范围多大,也决定了这项技术所支持应用的不同,比如Wi-Fi定位,需要特定的设备或终端,其相应的覆盖范围也会有所限制。

第三,就可靠性而言,室内环境有着比外部环境更强的动态性,会不时发生变化,比如商场的设置和隔断会经常发生变化,另外定位所依赖的基础设施也会经常发生变化。

第四,就成本而言,成本无论何时几乎都是掣肘一个应用、一个产业发展的关键,其不仅包括产品本身的软硬件成本,也包括布局和维护定位所需的成本。

第五,就功耗而言,功耗是导致用户成本提升的一个关键因素,特别是使用电池的移动设备,如果功耗较大,会严重限制和影响用户的使用体验。

第六,就可扩展性而言,可扩展性指一个解决方案扩展到更大覆盖范围使用的能力,和方便地移植到不同的环境和应用的能力。

第七,就响应时间而言,系统给出一个位置更新所需的时间是响应时间,不同应用场景对于响应时间的需求亦不相同,比如移动用户和导航应用需要更快的位置更新,而静态的资产定位则不需要。
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机遇雨露均沾,市场争夺白热

物联网时代给了位置服务进一步发展的空间和潜力,物联网通俗来看就是数据变现的过程,基于数据进行业务的商业模式转型和拓展已经成为趋势,这让室内定位发展迎来了产业发展的关键时期。

根据Marke&Markets的调查数据显示,室内定位的全球市场将以42%的年复合增长率发展,预计从2017年到2022年,其市场规模将从71.1亿美元增长至409.9亿美元。这也促使了市场上各种室内定位技术百花齐放的局面形成。

目前,根据不同的定位精度,主流的部分室内定位技术包括UWB、Wi-Fi、蓝牙等,同时5G的杀入也使得这一领域更加丰富。

1.超宽带(UWB)技术

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超宽带(UWB)定位技术是目前市场规模最大,也是最为成熟的室内定位技术,其特点包括数据带宽大、定位精度高(亚米级,0.1m-0.5m)、安全抗干扰等,不过其劣势也十分明显,其建设成本高于RFID、蓝牙等技术,难以在大范围内进行室内覆盖。

2.Wi-Fi定位技术

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Wi-Fi定位技术是目前应用较多、相对成熟的定位技术。Wi-Fi定位技术已经普及,不需要专门的设备用于定位,用户使用智能手机时开启Wi-Fi即可成为数据源,因其便于扩展、可自动更新数据、成本低等优势,因此最先实现规模化。不过Wi-Fi定位技术精度只有2米左右,无法应用于更加精准的场景。

3.蓝牙定位技术

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蓝牙定位方案可分为两类,一类为成熟的iBeacon方案,另一类为新兴的AoA方案,前者定位精度在2米到3米左右,后者则可以达到亚米级。同样的,与Wi-Fi技术类似,蓝牙定位技术易于普及,且功耗和成本较低。

除了以上主流的室内定位技术之外,还有如RFID、红外技术、超声波技术、惯性导航、地磁定位、视觉定位等等,不过更重要的是2019年宣布5G商用以来,基于5G的定位凭借自身优势更加吸引到业界的强烈关注。

5G杀入乱局,搅动风云变幻

5G拥有大带宽、低时延高可靠和海量连接三大技术特性,因而被物联网产业界所广泛关注,而5G定位正是其中一个重要的性能指标。

5G定位是5G移动网络通过测量无线信号来确定UE地理位置信息的技术,它的优势十分明显,即可以真正做到用户随时、随地无差别地获得基于定位信息的地理信息服务,满足无线世界中“何人、何事、何时、何地”的确定位置的要求。

根据中国移动和华为连接发布的《5G定位能力开放产业白皮书》概括,从5G定位原理的角度来看,5G定位技术大致可以分为三种类型:基于三角关系和运算的定位技术、基于场景分析的定位技术和基于临近关系的定位技术。

首先是基于三角关系的定位技术。它根据测量得出的数据,利用几何三角或双曲线关系计算被测物体的位置,是最主要也是应用最为广泛的一种定位技术。

其次是基于场景分析的定位技术。这种定位技术对定位的特定环境进行抽象和形式化,用一些具体的、量化的参数描述定位环境中的各个位置,并用一个数据库把这些信息集成在一起。业界习惯将上述形式化和量化后的位置特征信息形象地称为信号“指纹”,观察者根据带定位物体所在位置的“指纹”特征查询数据库,并根据特定的匹配规则确定物体的位置。

最后是基于临近关系的定位技术。根据待定位物体与一个或多个已知位置参考点的临近关系来定位。这种定位技术通常需要标识系统的辅助,以唯一的标识来确定已知的各个位置。最常见的例子是移动蜂窝通信网络中的Cell ID。

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基于5G高精度定位技术与垂直行业的深度融合,可以实现不同领域的业务灵活创新,为用户带来安全、高效和商业等方面的价值。

比如近日广东移动和华为在东莞华为团泊洼厂区实现了全国首个5G室内定位试商用项目,一网满足了5G通信和精准定位两大需求,数据显示,90%的定位结果实现了1米到3米范围内的精准定位,满足了厂区车辆、人员的高精度定位需求,大幅提升了5G全连接工厂的生产效率。

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据介绍,5G室内定位技术的应用,使得工厂人员、贵重测试仪器、生产辅助物料的位置信息准确传到仓储系统,并关联实物信息。在后续生产过程中,工作人员可在后台根据出产、库存、运输等状况,随时发出调度指令,AGV在1秒内响应,实现目标物料的自动调度,保证出产、仓储和外调产品的有序流动,物流效率大幅提升。
在标准方面,2020年中冻结的3GPP R16协议版本首次将定位能力引入到5G网络标准中,并要求5G定位能力可以达到室内3米以及室外10米的精度,满足了普通商用场景米级定位的需求。而在明年年中即将冻结的R17标准中,还将进一步把室内定位精准度提升到厘米级,达到20-30厘米左右的定位精度——这对5G使能工业物联网以及其他千行百业更加有利。
写在最后
当然,无论是强大的5G,还是已经成熟商用的UWB、Wi-Fi、蓝牙等技术,业界对此产生出另一个观点,即任何不同的室内定位技术之间并不矛盾,或许未来每种技术都应该在5G时代高度协同互补,继而在不同场景下真正实现定位精度的最大化。


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2021-12-06