“芯”势力定位技术

室内定位的应用领域

当下“万物互联”的时代给定位产业带来了巨大的机遇，在未来物联网百亿。

连接设备中，有一大部分的设备应用包含地理位置数据，应用服务也将依赖地理位置数据为用户提供更有价值的信息。随着应用场景的逐步丰富以及定位精准性的提升，基于位置数据的各种应用将迎来较大发展。尤其是室内定位，对于提升企业对室内人员，机械，物料，操作活动的管理效果，降低安全生产事故，保障财产生命具备重大价值。

市场需求

那么什么样的定位技术才能有市场潜力受资本青睐呢？

1), 定位的精度

   定位的精度决定了市场的竞争力，对于位置精度追求度高的企业，无疑精准定位是最硬核的指标数据。

2),定位的范围

   定位基站可覆盖的范围越广，在节约成本的同时还可以采集更多的位置数据。

3),定位的稳定性

   系统设备的稳定性是项目落地的重要指标，尤其是企业级的应用，对于系统的稳定性要求非常高。

4) 定位的实施成本

   随着产业的成熟，定位产品的售价和方案也在逐渐降低，再加上能合理利用现有公共资源配置实现位置数据获取，为日后定位技术的商用打好基础。

应用领域及前景

      国内室内定位起步较晚，应用场景主要分为两类：针对消费者的服务和针对企业客户的服务。

消费者领域：应用场景主要有商场导购、停车场反向寻车、会展自助导游等；

企业客户领域：应用场景有人员定位监控、智慧仓储物流、智能制造、人员资产管理、高危化工厂对人员的定位等；

考虑成本、定位精度等因素，企业级应用是一个很大的市场。智慧工业和智慧城市，这两大领域催生了大量的行业应用。目前，化工厂、医院、养老院、监狱、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，根据《2018年室内定位的发展前景分析》报告指出，我国室内定位市场已突破3000亿元。

主流室内定位技术对比分析

日常生活中的定位主要基于GP技术，它是一种全天候的定位系统，例如导航就主要基于GPS提供的地理位置信息。目前，我国的北斗导航系统已经完成组网，它是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，可以为全球用户提供高精度的定位、导航和授时服务，是我国的重要空间基础设施。

随着5G、物联网的普及、技术的日益成熟，定位技术不再是室外定位的专属标签，各行各业对室内定位的需要也在日益增加，热度高涨。但是GPS定位系统需要依赖卫星通信，在室内卫星信号弱，或者没有信号的情况下，无法获取精准的位置信息基于卫星的定位技术，只能精确到街区、楼宇，无法更精确的识别建筑物内的某一楼层，或者某一房间。针对更为复杂的封闭环境的高精度位置服务需求孕育而生，为了解室内定位存在的问题，许多室内定位技术发展起来并在诸多行业得到了越来越广泛的应用。常用的室内定位技术主要有：ZigBee、蓝牙、RFID、WIFI、UWB等，要实现落地室内场景下的精确定位，不仅仅取决于定位技术的本身，还需要综合性考虑现场的环境、施工要求、部署难度、呈现效果及成本控制等。

室内定位技术对比分析

UWB定位技术

目前市面上应用较为广泛的室内高精度定位技术应用有WiFi、ZigBee、蓝牙及我们接下来将要重点剖析的UWB定位技术。

我们的“主人翁”UWB拥有着高贵的血统，20世纪90年代之前该技术主要用于军事上的雷达系统。2002年2月，FCC（美国联邦通信委员会）开放了UWB （超宽带）技术在民用领域的应用，各个国家都投入了大量的人力、物力进行相关技术和产品的研究开发并在实际场景中获得了广泛应用。目前UWB技术主要面向B端市场，典型的应用场景包括工厂、隧道、司法等垂直行业的人员或物资高精度位置服务。去年，苹果发布iPhone 11，首次内置了UWB技术，作为新一代苹果手机的亮点功能，备受市场瞩目；随后三星、小米相继发布了这项技术，面向C端的消费级市场正在开启新的纪元，各大互联网公司也在积极布局。

(利用UWB技术的智能遥控器，图片来自网络，如涉及侵权请联系)

首先说一个困扰我们许久的问题“我是谁，我在哪，我在干什么”。相信许多小伙伴都遇到过类似问题，就像打英雄联盟要看小地图位置信息，看人员位置，看野区Boss位置，看队友的位置，位置的重要性不言而喻。在现实生活中，我们想把人、物的位置坐标做成地图实时展现当前位置，就要用到UWB技术,它作为一种新型的无线通信技术，具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，能够实现时、超精准、超可靠的定位和通信。它能够非常准确地测量无线电信的飞行时间，从而实现厘米精度的距离/位置测量。相对于传统的蓝牙、WIFI定位具有速度快、抗干扰能力强的优点。其次，蓝牙、WIFI使用的是2.4GHz的频段，频段单一容易互相干扰；而UWB使用的是3.1GHz-10.6Gz频段，频段资源更丰富。打个比方，UWB和传统定位方式相比的话，的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围

很大。

如何通过UWB对人体进行精确定位呢？首先需要给人员佩戴定制的智能穿戴设备（标签、手环等）作为UWB信号的发射端，设备开机状态下会向周围环境发射信号并通过事先布置好的UWB基站进行接收，后台服务通过分析不同基站的信号接收时间差异进行计算，即可得到人体的精准位置。

在现有的UWB定位技术中，存在多种基于距离的定位方法，每种方法都对应着不同的定位算法。常用的方法主要有飞行时间测距法TOF（Time of Flight）、到达时间差定位法TDOA（Time Difference of Arrival）两种。

1）TOF定位

飞行时间法（Time of flight，TOF）是一种双向测距技术，它通过测量UWB信号在基站与标签之间往返的飞行时间来计算距离。移动标签首先向定位基站发送测距请求，基站收到测距请求进行处理，经过一小段时间处理后向移动标签回复确认信息，将发送端发出信号和接收回应的时间间隔记为TTOT，接收端收到数据包和发出回应的时间间隔记为TTAT。那么信号在空中的单向飞行时间TTOF可以计算为：TTOF=（TTOT-TTAT/2），然后根据时间乘以速度等于距离的数学公式，便可算出标签到基站之间的距离d = c × TTOF（电磁波传播速度为c）。得到标签到各个基站的距离信息后，通过数学公式便可以计算标签的准确位置了：点到已知点的距离为常数，那么这点一定在以已知点为圆心，以该常数为半径的圆上。以三个已知点和距离作三个圆，他们交于同一个点，该点就是标签的位置。

2)TDOA

到达时间差（Time Difference of Arrival，TDOA）是一种利用到达时间差进行定位的方法又称为双曲线定位，基于到达时间差定位，系统中需要有精确的时间同步功能.标签卡对外发送一次UWB信号，标签无线覆盖范围内的所有基站都会收到无线信号，如果有两个已知坐标点的基站收到信号，标签距离两个基站的间隔不同，那么这两个基站收到信号的时间点是不一样的，因此得出“到达时间差”的概念。TDOA定位的原理正是利用多个基站接收到信号的时间差来确定标签的位置。根据数学关系，到已知两点为常数的点，一定处于以这两点为焦点的双曲线上。那么有四个已知点（四个定位基站）就会有四条双曲线，四条双曲线交于一点就是标签的位置。

UWB市场状况

1.价格情况 

下表中列出了一些关于UWB市场上下游的基本信息（基于市场调研得出，如有出入请联系修改）

2.盈利状况

To B类的应用行业通常涉及安全性，维护保障等增值服务，以满足企业对生成级稳定性的要求。UWB作为一项技术性能表现突出的定位技术，附加值较高。不过，随着产业的逐渐成熟，UWB相关衍生行业将会进入“规模经济时代”，产品的标准化程度会逐渐提升，市场体量迅速扩大，相应的产品价格会逐步下降。

 UWB在某电厂安监的应用

电厂的安监管理通常涉及监控、门禁等诸多系统，系统之间的数据互补联通，一体化的管理手段分散、独立，无法有效对人员动态进行实时跟踪、违规预警、问题追溯等，容易形成安全隐患。通过实施基于UWB的安全管理系统，以技术手段整合各安全管理系统，实现了电厂安监管理工作的智能化升级，做到“看得见违章、听得见警报、嗅得到隐患、追得到责任”。UWB定位技术的应用，为智慧安监，降低电厂安全生产事故提供了有力支撑。

银河创想的智慧安监解决方案，主要包含如下功能：

1、调度运营中心

ü 园区运行实时监控，可视化管理，全面掌握园区整体安监态势。

ü 统一安防作业显示和应急联动，掌握园区动态，及时处理预警信息。

ü 基于大数据和人工智能技术，独有算法逻辑处理，实时监测厂区内人员，实现预警-决策-行动闭环。

2、人员位置实时显示

ü 实时展示区域内的人员整体分布人员数量信息，点击展示详细的单人位置信息，可查看人员详细信息，可追踪位置轨迹信息，同时支持联动视频监控信息。

ü 区域内人员分布展示

ü 多维度查询人员信息

ü 单个人员信息查看

ü 人员轨迹追踪

ü 视频联动

3、轨迹回放

系统自动保存定位区域内不同类型人员的运动轨迹，监管人员可以通过姓名或卡号查看人员在某个时间段内的运动轨迹，运动轨迹数据保存时长（自动保存多少天的数据）可根据需求动态设置。

ü 根据时间、卡号、区域、姓名多维度查看历史轨迹信息

ü 列表展示符合维度的轨迹记录信息，用于追溯

4、预警规则

自定义多维度规则设置。

ü 聚众/不足：多人聚集/人员数量不足，报警提醒，自定义安全人数

ü 异常行为：人员作业期间，存在有违作业规范的异常动作，如长时间大范围活动，设定时间内静止不动等

ü 设备检测：设备连接异常预警

ü 超速预警：车辆超速预警

ü 陌生人预警：陌生人抓拍预警

5、大数据统计分析

对厂区运营事件、人员、车辆等重要指标数据根据用户需求，可设置多种可视化图表，由大数据平台进行分析呈现。

ü 多种人员行为分析，覆盖全场景的违规预警。

ü 支持自定义规则设置，最大化满足管理要求。

ü 自动生成分析图表，并支持固定格式文件的导出，辅助管理与考核。

最后，非常感谢本文章中引用到的市场最前沿信息，包括市场数据、运营状态、行业未来的预测及成功案例的分享等，本文供有兴趣的童鞋研究学习，如有错漏，敬请指正，如您想转发到朋友圈或者分享给朋友，欢迎您直接分享！