UWB技术异军突起 生态系统逐步成熟

2019-10-22 14:25:42浏览:14 来源:芯淘淘   
核心摘要:室内定位需求强劲,市场前景广阔商业和消费端室内定位需求强烈。空间定位技术分为室外和室内定位技术。室外定位主要是基于卫星定

室内定位需求强劲,市场前景广阔

商业和消费端室内定位需求强烈。空间定位技术分为室外和室内定位技术。室外定位主要是基于卫星定位技术,主要包括GPS、北斗、伽利略、GLONASS这四大卫星定位系统。随着现代化建筑规模越来越大、地下建设越来越频繁、工厂安全和高效生产的需求越来越高、以及基于物联网和大数据分析的需求,室内定位技术需求越来越来多,而传统的卫星信号会受到建筑物的干扰,因此“最后一公里”定位技术迎来巨大机遇。多种室内定位技术快速发展,如蓝牙、wifi、有源RFID、UWB等,商业级室内定位已经进入快速发展期,而消费级定位也已经进入导入期。

基于医疗、零售、工业生产以及自动驾驶等行业的强劲需求,Market&Market的预测,全球实时定位系统市场规模将由2018年的31.9亿美元,增长到2023年的87.9亿美元,市场规模CAGR为22.5%。

UWB定位技术优势突出

室内定位技术多种多样,按照信号源划分,目前技术相对成熟有蓝牙、WiFi,以及异军突起的UWB技术,此外,部分细分领域也运用ZigBee、RFID等定位技术。

目前,WiFi定位是比较流行的一种室内定位技术,其定位方法是基于信号强度的传播模型法等,适用于米级定位精度的一些场景,如:对人/车的定位导航,医疗机构、商场、主题公园等。华为、Google、Cisco、Motorola等公司是商业Wi-Fi米级定位解决方案的主要参与者。

全新蓝牙5.1标准新增了寻向功能,可帮助设备明确蓝牙信号的方向,实现更高精度的定位。蓝牙传输不受视距的影响,但对于复杂的空间环境,蓝牙系统的稳定性稍差,受噪声信号干扰大。另外,蓝牙定位范围较短,一般只有10m左右,不适合空旷的场合。Nokia推出的HAIP和苹果公司推出的iBeacon都是基于蓝牙定位技术的解决方案,但尚没有大规模推广。

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UWB定位技术,始于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术,2002年美国首先批准用于民用通信,2015年在微软室内定位大赛开始真正展现,同时开始了商业化应用。UWB与传统通信技术有极大差异,不使用传统通信体制中的数据载波,而是通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来检测时间,中心频率可以是3.1~10.6GHz,使用500M以上的频率带宽。

相比WiFi和蓝牙定位技术,UWB具备以下优势:

1)定位精度高:带宽决定了信号距离的分辨能力(成正比关系)。超宽带的带宽很宽,这给超宽带系统带来了一个优势,即它可以在距离分辨能力上高于其他传统系统,而分辨能力的精度在特定条件下是传统系统的百倍以上。超宽带脉冲信号的宽带在纳秒级,定位精确度通常小于几厘米。

2)安全性高:UWB的发射功率低,信号能够很好地隐蔽在其他类型信号和环境噪声之中,传统的接收机无法识别和接收,必须采用与发射端一致的扩频码脉冲序列才能进行解调,系统具有较强的系统安全性。

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3)系统稳定性和抗干扰能力强:从射频机制层面来说,UWB发射的脉冲波抗干扰能力就比连续的电磁波强,并且UWB工作的频段在3GHz-10GHz,相比2.4G频段的无线定位技术,外界的干扰信号也少很多。

4)传输速率高:信道容量与带宽成正比,UWB具备较宽的带宽,具备较高的传输速率高。

5)功耗较低:超宽带无线电具有的1GHz以上的射频带宽,发射时需要的平均功率很低。特别是在短距离通信应用中,UWB发射机的发射功率普遍低于1mW;较低的发射功率可以延长系统的工作时间,而且发射功率较低,对人体的电磁波辐射也会很小。

高性能拉动To B端快速渗透

相比于消费级(To  C)类应用,企业级(To  B)更注重技术性能,对价格敏感度更低,而UWB定位技术相对于其他定位技术,具备高精度、更高的安全性、低延时、高传输速率、稳定性高等指标,在企业级市场已获得应用,主要包括司法监狱、医院、矿井、化工厂、工厂与仓库等对于物资或者人员管理需求比较高的应用场景。仅仅一次性建设成本,中国企业级定位市场的潜在需求将会达到千亿级别以上,加上后续的营运,市场规模则更为庞大。

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UWB率先在企业级应用快速渗透,迎来巨大商机。根据物联传媒,2018年中国UWB企业级应用市场规模为10.9亿元,预计2020年,中国UWB定位企业级应用市场规模为121.1亿元,未来4年CAGR为83%。

物联网时代,To C端有望迎来爆发

5G最大的两个特点是增强移动宽带和低时延/高可靠,这将助推机器进入万物互联的时代,即物联网时代,而位置信息能为智慧家庭、零售、制造、医疗、机器人等行业提供十分准确的位置信息数据,是物联网时代的重要基础。室内定位技术作为物联网感知网络的底层基础,自然能够获得更大的市场机遇。根据Machina  Research的研究报告,未来物联网数百亿的连接设备中,有60%的应用将可能包括地理数据,其中约三分之一的应用将严重依赖地理位置数据。

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UWB定位技术拥有高精度、高安全性、高抗干扰能力等特点,这些优秀的特质使得UWB在消费市场具备极大的应用潜质,总结起来UWB的应用当前主要集中在三个场景:智慧门禁,定位服务和设备间联通服务。

智慧门禁:UWB测量的实时精确度意味着支持UWB的系统可以高度确定地知道设备的精确位置以及设备是静止的还是朝向或远离给定对象移动。例如:启用UWB的系统可以感知用户是否正朝着锁着的门移动,并且可以知道用户在门口的内侧或外侧,受验证安全凭据,并让授权的个人通过入口,而无需出示凭据。与蓝牙BLE和近场通信(NFC)等其他连接技术相结合,UWB  可以嵌入在手机、徽章和其他可穿戴设备中工作,甚至可以在设备关闭或处于睡眠模式时锁定或解锁门。

定位服务:UWB提供非常精确的定位,即使在拥挤的大型场馆(如:机场、购物中心或多层停车库)中,也能给用户提供准确的导航,还支持有针对性的数字营销活动和步行流量数据。零售商可以提供定制服务,政府机构可以定制通知,娱乐场所可以提供个性化推荐。

设备间联通服务:基于到达角(AOA)技术,两个UWB设备可以共享相对的测距和定位数据,从而实现彼此精确定位。这使得两个有手机的人能够精确地定位对方,父母和儿童或宠物保持在一定距离范围内,搭车的顾客可以在车辆的海洋中找到他们的司机。在智能家庭中,当用户进入房间时,联网设备可以自动响应实现开灯、设置温度,播放音乐等等功能,电视可以根据沙发上的观众选择播放的节目。

巨头抱团,UWB生态系统逐步成熟

不仅仅苹果积极准备应用UWB  技术,三星、索尼、博世、恩智浦等巨头抱团组建FiRa (find ranging前两个字母)  联盟,有望快速建立完整的生态系统。UWB技术虽然具备较多优势,但是该项技术2016年才兴起,仍处于导入期。因此产业链仍不成熟,建设成本相对较高,技术标准尚未统一,生态系统不够完善。制定规范的行业标准和认证是确保一个行业快速无缝衔接的基础,   从而确保建立跨芯片组、设备和基础设施服务的UWB生态系统。为了快速推动这个行业的发展,2019年,恩智浦、三星、Sony、博世(Bosch)、ASSA  ABLOY、HIDGlobal组建了FiRa联盟,旨在利用UWB  技术推动用户无缝体验,索尼、LitePoint、电信技术协会(TTA)也已加入FiRa组织。FiRa联盟也在积极推动和汽车等其他行业参与者合作开发和定义技术。

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在2019年6月的年度开发者大会上,恩智浦宣布推出UWB技术,旨在服务包括移动终端、汽车、物联网(IoT)和工业等多个应用市场。

恩智浦与大众合作,预计2019年末把UWB   技术应用到汽车门锁。恩智浦的产品方案是以手环或者手机为移动终端,采用蓝牙+UWB双重控制,即UWB技术用于精准定位,蓝牙用于数据交换和认证,同时采用NFC作为备份保证,确保移动终端在没有电的情况下,仍然能打开车门。恩智浦UWB  芯片在视距下其定位精度在10cm之内,复杂环境下也有1米的精确度。

早在2003年,三星就联合芯片厂商Staccato布局UWB技术。2006年,三星在CeBIT展览会上,展出了一款基于UWB技术和d-hoc传输模式的原型手机SGH-i750,用于数据传输。根据不完全统计,从2003年至今,三星在美国已经申请了十几项专利,三星有望在新款手机中采用UWB技术。三星具有非常丰富的消费电子产品线,包括iPhone、智能手表、电脑、平板、电视、冰箱、洗衣机等,UWB技术有望成为其部分设备互联互通的重要通讯方式。

(责任编辑:小编)
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