“芯”勢力定位技術

室內定位的應用領域

當下“萬物互聯”的時代給定位產業帶來了巨大的機遇，在未來物聯網百億。

連接設備中，有一大部分的設備應用包含地理位置數據，應用服務也將依賴地理位置數據為用戶提供更有價值的信息。隨著應用場景的逐步豐富以及定位精準性的提升，基于位置數據的各種應用將迎來較大發展。尤其是室內定位，對于提升企業對室內人員，機械，物料，操作活動的管理效果，降低安全生產事故，保障財產生命具備重大價值。

市場需求

那么什么樣的定位技術才能有市場潛力受資本青睞呢？

1), 定位的精度

   定位的精度決定了市場的競爭力，對于位置精度追求度高的企業，無疑精準定位是最硬核的指標數據。

2),定位的范圍

   定位基站可覆蓋的范圍越廣，在節約成本的同時還可以采集更多的位置數據。

3),定位的穩定性

   系統設備的穩定性是項目落地的重要指標，尤其是企業級的應用，對于系統的穩定性要求非常高。

4) 定位的實施成本

   隨著產業的成熟，定位產品的售價和方案也在逐漸降低，再加上能合理利用現有公共資源配置實現位置數據獲取，為日后定位技術的商用打好基礎。

應用領域及前景

      國內室內定位起步較晚，應用場景主要分為兩類：針對消費者的服務和針對企業客戶的服務。

消費者領域：應用場景主要有商場導購、停車場反向尋車、會展自助導游等；

企業客戶領域：應用場景有人員定位監控、智慧倉儲物流、智能制造、人員資產管理、高�；�工廠對人員的定位等；

考慮成本、定位精度等因素，企業級應用是一個很大的市場。智慧工業和智慧城市，這兩大領域催生了大量的行業應用。目前，化工廠、醫院、養老院、監獄、施工現場等都大規模引入室內定位，增長速度極快，具體到行業，根據《2018年室內定位的發展前景分析》報告指出，我國室內定位市場已突破3000億元。

主流室內定位技術對比分析

日常生活中的定位主要基于GP技術，它是一種全天候的定位系統，例如導航就主要基于GPS提供的地理位置信息。目前，我國的北斗導航系統已經完成組網，它是我國著眼于國家安全和經濟社會發展需要，自主建設、獨立運行的衛星導航系統，可以為全球用戶提供高精度的定位、導航和授時服務，是我國的重要空間基礎設施。

隨著5G、物聯網的普及、技術的日益成熟，定位技術不再是室外定位的專屬標簽，各行各業對室內定位的需要也在日益增加，熱度高漲。但是GPS定位系統需要依賴衛星通信，在室內衛星信號弱，或者沒有信號的情況下，無法獲取精準的位置信息基于衛星的定位技術，只能精確到街區、樓宇，無法更精確的識別建筑物內的某一樓層，或者某一房間。針對更為復雜的封閉環境的高精度位置服務需求孕育而生，為了解室內定位存在的問題，許多室內定位技術發展起來并在諸多行業得到了越來越廣泛的應用。常用的室內定位技術主要有：ZigBee、藍牙、RFID、WIFI、UWB等，要實現落地室內場景下的精確定位，不僅僅取決于定位技術的本身，還需要綜合性考慮現場的環境、施工要求、部署難度、呈現效果及成本控制等。

室內定位技術對比分析

UWB定位技術

目前市面上應用較為廣泛的室內高精度定位技術應用有WiFi、ZigBee、藍牙及我們接下來將要重點剖析的UWB定位技術。

我們的“主人翁”UWB擁有著高貴的血統，20世紀90年代之前該技術主要用于軍事上的雷達系統。2002年2月，FCC（美國聯邦通信委員會）開放了UWB （超寬帶）技術在民用領域的應用，各個國家都投入了大量的人力、物力進行相關技術和產品的研究開發并在實際場景中獲得了廣泛應用。目前UWB技術主要面向B端市場，典型的應用場景包括工廠、隧道、司法等垂直行業的人員或物資高精度位置服務。去年，蘋果發布iPhone 11，首次內置了UWB技術，作為新一代蘋果手機的亮點功能，備受市場矚目；隨后三星、小米相繼發布了這項技術，面向C端的消費級市場正在開啟新的紀元，各大互聯網公司也在積極布局。

(利用UWB技術的智能遙控器，圖片來自網絡，如涉及侵權請聯系)

首先說一個困擾我們許久的問題“我是誰，我在哪，我在干什么”。相信許多小伙伴都遇到過類似問題，就像打英雄聯盟要看小地圖位置信息，看人員位置，看野區Boss位置，看隊友的位置，位置的重要性不言而喻。在現實生活中，我們想把人、物的位置坐標做成地圖實時展現當前位置，就要用到UWB技術,它作為一種新型的無線通信技術，具有系統復雜度低，發射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，截獲能力低，定位精度高等優點，能夠實現時、超精準、超可靠的定位和通信。它能夠非常準確地測量無線電信的飛行時間，從而實現厘米精度的距離/位置測量。相對于傳統的藍牙、WIFI定位具有速度快、抗干擾能力強的優點。其次，藍牙、WIFI使用的是2.4GHz的頻段，頻段單一容易互相干擾；而UWB使用的是3.1GHz-10.6Gz頻段，頻段資源更豐富。打個比方，UWB和傳統定位方式相比的話，的非正弦波窄脈沖傳輸數據，因此其所占的頻譜范圍

很大。

如何通過UWB對人體進行精確定位呢？首先需要給人員佩戴定制的智能穿戴設備（標簽、手環等）作為UWB信號的發射端，設備開機狀態下會向周圍環境發射信號并通過事先布置好的UWB基站進行接收，后臺服務通過分析不同基站的信號接收時間差異進行計算，即可得到人體的精準位置。

在現有的UWB定位技術中，存在多種基于距離的定位方法，每種方法都對應著不同的定位算法。常用的方法主要有飛行時間測距法TOF（Time of Flight）、到達時間差定位法TDOA（Time Difference of Arrival）兩種。

1）TOF定位

飛行時間法（Time of flight，TOF）是一種雙向測距技術，它通過測量UWB信號在基站與標簽之間往返的飛行時間來計算距離。移動標簽首先向定位基站發送測距請求，基站收到測距請求進行處理，經過一小段時間處理后向移動標簽回復確認信息，將發送端發出信號和接收回應的時間間隔記為TTOT，接收端收到數據包和發出回應的時間間隔記為TTAT。那么信號在空中的單向飛行時間TTOF可以計算為：TTOF=（TTOT-TTAT/2），然后根據時間乘以速度等于距離的數學公式，便可算出標簽到基站之間的距離d = c × TTOF（電磁波傳播速度為c）。得到標簽到各個基站的距離信息后，通過數學公式便可以計算標簽的準確位置了：點到已知點的距離為常數，那么這點一定在以已知點為圓心，以該常數為半徑的圓上。以三個已知點和距離作三個圓，他們交于同一個點，該點就是標簽的位置。

2)TDOA

到達時間差（Time Difference of Arrival，TDOA）是一種利用到達時間差進行定位的方法又稱為雙曲線定位，基于到達時間差定位，系統中需要有精確的時間同步功能.標簽卡對外發送一次UWB信號，標簽無線覆蓋范圍內的所有基站都會收到無線信號，如果有兩個已知坐標點的基站收到信號，標簽距離兩個基站的間隔不同，那么這兩個基站收到信號的時間點是不一樣的，因此得出“到達時間差”的概念。TDOA定位的原理正是利用多個基站接收到信號的時間差來確定標簽的位置。根據數學關系，到已知兩點為常數的點，一定處于以這兩點為焦點的雙曲線上。那么有四個已知點（四個定位基站）就會有四條雙曲線，四條雙曲線交于一點就是標簽的位置。

UWB市場狀況

1.價格情況 

下表中列出了一些關于UWB市場上下游的基本信息（基于市場調研得出，如有出入請聯系修改）

2.盈利狀況

To B類的應用行業通常涉及安全性，維護保障等增值服務，以滿足企業對生成級穩定性的要求。UWB作為一項技術性能表現突出的定位技術，附加值較高。不過，隨著產業的逐漸成熟，UWB相關衍生行業將會進入“規模經濟時代”，產品的標準化程度會逐漸提升，市場體量迅速擴大，相應的產品價格會逐步下降。

 UWB在某電廠安監的應用

電廠的安監管理通常涉及監控、門禁等諸多系統，系統之間的數據互補聯通，一體化的管理手段分散、獨立，無法有效對人員動態進行實時跟蹤、違規預警、問題追溯等，容易形成安全隱患。通過實施基于UWB的安全管理系統，以技術手段整合各安全管理系統，實現了電廠安監管理工作的智能化升級，做到“看得見違章、聽得見警報、嗅得到隱患、追得到責任”。UWB定位技術的應用，為智慧安監，降低電廠安全生產事故提供了有力支撐。

銀河創想的智慧安監解決方案，主要包含如下功能：

1、調度運營中心

ü 園區運行實時監控，可視化管理，全面掌握園區整體安監態勢。

ü 統一安防作業顯示和應急聯動，掌握園區動態，及時處理預警信息。

ü 基于大數據和人工智能技術，獨有算法邏輯處理，實時監測廠區內人員，實現預警-決策-行動閉環。

2、人員位置實時顯示

ü 實時展示區域內的人員整體分布人員數量信息，點擊展示詳細的單人位置信息，可查看人員詳細信息，可追蹤位置軌跡信息，同時支持聯動視頻監控信息。

ü 區域內人員分布展示

ü 多維度查詢人員信息

ü 單個人員信息查看

ü 人員軌跡追蹤

ü 視頻聯動

3、軌跡回放

系統自動保存定位區域內不同類型人員的運動軌跡，監管人員可以通過姓名或卡號查看人員在某個時間段內的運動軌跡，運動軌跡數據保存時長（自動保存多少天的數據）可根據需求動態設置。

ü 根據時間、卡號、區域、姓名多維度查看歷史軌跡信息

ü 列表展示符合維度的軌跡記錄信息，用于追溯

4、預警規則

自定義多維度規則設置。

ü 聚眾/不足：多人聚集/人員數量不足，報警提醒，自定義安全人數

ü 異常行為：人員作業期間，存在有違作業規范的異常動作，如長時間大范圍活動，設定時間內靜止不動等

ü 設備檢測：設備連接異常預警

ü 超速預警：車輛超速預警

ü 陌生人預警：陌生人抓拍預警

5、大數據統計分析

對廠區運營事件、人員、車輛等重要指標數據根據用戶需求，可設置多種可視化圖表，由大數據平臺進行分析呈現。

ü 多種人員行為分析，覆蓋全場景的違規預警。

ü 支持自定義規則設置，最大化滿足管理要求。

ü 自動生成分析圖表，并支持固定格式文件的導出，輔助管理與考核。

最后，非常感謝本文章中引用到的市場最前沿信息，包括市場數據、運營狀態、行業未來的預測及成功案例的分享等，本文供有興趣的童鞋研究學習，如有錯漏，敬請指正，如您想轉發到朋友圈或者分享給朋友，歡迎您直接分享！