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深度分析蓝牙AoA市场,它如何与UWB差异化竞争?

发布时间:2021-11-25 作者:

蓝牙技术有很长的发展历史,1995年,爱立信、诺基亚、东芝、IBM、英特尔等大企业共同发起开发了一种短距离无线连接技术,将它命名为“Bluetooth”,并成了蓝牙技术联盟(英文简称:SIG)。此后,蓝牙技术经历了1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2、5.0、5.1、5.2等多个版本的迭代,蓝牙技术也一步步更加的成熟与完善。

蓝牙AoA定位产业发展历程与概况

蓝牙作为定位技术使用并不陌生,早在蓝牙4.0版本,就已经支持了定位功能,不过在蓝牙4.X版本中,定位原理是基于信号强度(RSSI),并且需要提前采集指纹库才能实现。

由于蓝牙使用的是2.4G免费频段,信号干扰多,并且项目环境也比较复杂,导致蓝牙RSSI定位技术在实际应用中的精度,以及稳定性等方面表现一般。

不过,在七八年前,苹果基于iphone发布的iBeacon方案,让蓝牙室内定位产业火了一把,虽然回头来看,蓝牙室内定位产业并没有达到预想中的规模与速度,但是经过多年的培育与摸索,行业内形成了较为成熟商业模式,也躺过了一些坑,并且催生了一批以室内定位为核心业务的玩家。

基于早期玩家的经验,室内定位行业需要精度与性能更高的技术成为了迫切的需求,除了UWB之外,蓝牙技术的演进也是一个主要的技术方向。

2019年初,蓝牙技术联盟正式发布了蓝牙5.1版本,这个版本最大的亮点就是引入了“寻向”功能,并将蓝牙技术的定位精度提升到了亚米级,释放了更多的应用场景。

根据定位终端上行与下行模式的不同,蓝牙高精度定位可以分为两种技术原理,分别是:到达角度法(AoA)出发角度法(AoD)。

AoA与AoD技术示意图

AoA是利用单一天线发射寻向信号,而接收终端内置天线阵列,当信号通过时,会因阵列天线接收的距离不同而产生相位差,进而计算出信号的方向。

AoD则正好相反,由具备阵列天线的设备来发射信号,传给单一天线终端,接收终端可以通过接收到的信号计算出来波的方向,进而定位。

目前市场上主要采用的是蓝牙AoA方案,AoD方案还没有成熟。因此,在本报告中,我们将重点探讨蓝牙AoA方案。

  • 蓝牙AoA定位基本原理

AoA(Angle of Arrival )定位系统由标签端(或被定位目标)及定位基站组成,其中定位基站包含由天线阵列及高速定位引擎。

基于AoA定位的基本原理是标签发射无线信号到定位基站,定位基站中天线阵列在不同时间点收到同一信号源发出的无线信号,通过分析到达时间差,借助定位基站中所嵌入的定位算法,通过运算可以计算出标签对定位基站的方位角与俯仰角,再配合信号强度估计,可以精确对目标进行两维平面定位(两个以上定位基站可对同一目标进行空间定位)。如下图所示:

蓝牙AoA定位产业链上下游分析

蓝牙AoA在2019年才正式写入蓝牙5.1标准规范,但事实上,蓝牙AoA技术方案在更早的时候已经在应用,早期主要玩家是一家来自芬兰的企业Quuppa,Quuppa基于蓝牙4.X的版本实现了AoA的定位方案。

蓝牙AoA技术方案的出现让国内众多做室内定位技术方案的企业看到了一种新的高精度定位技术流派,所以,当蓝牙AoA标准出来的时候,很多企业就投入到了其中。

经过几年的发展,目前蓝牙AoA定位技术已经形成了一个产业雏形,我们还是从上、中、下三个层面对蓝牙AoA产业进行阐述。

  • 产业链上游

上游主要是芯片企业,芯片企业主要是传统的蓝牙芯片厂商,比如Nordic、Silicon Labs、Dialog、TI等国外企业以及磐启微、泰陵微等国内企业。

蓝牙AoA方案主要有基站跟标签两个部分。因为解算能力主要在基站,基站是蓝牙AoA方案主要的突破点,所以,一些蓝牙芯片厂商为了更好的让产业发展,会配套的研发蓝牙AoA基站。

  • 产业链中游

产业链中游主要是方案商。蓝牙AoA方案需要安装基站,跟UWB有些类似,方案商最核心的就是基于基站的研发,打磨出适合各个应用领域的方案。

包括Quuppa、蓝色创源、核芯物联、杭州中芯微等都属于这个环节,这个环节除了技术研发之外,还需要进行具体的项目拓展与应用。

此外,跟UWB一样,蓝牙AoA未来也会植入手机,因此,手机与智能硬件厂商也可以理解为方案商。

  • 产业链下游

产业链下游就是应用,蓝牙的应用场景跟UWB比较类似,从大类来说,也可以分为B端与C端场景。

B端场景主要有工厂、公检法司、机场/高铁站/地铁站、停车场、商超等场景。C端的场景也是基于蓝牙AoA方案做寻物、寻向等应用。

图表16:蓝牙AoA产业图谱

蓝牙AoA市场应用需求分析

蓝牙技术已经商用数十年,并且在手机、PC、平板电脑以及各类智能硬件产品得到广泛应用与认可,这也是蓝牙AoA定位技术拓展应用最大的优势。

苹果的ibeacon方案推出,曾在业内掀起了一股蓝牙定位的热潮,时至今日,基于RSSI的蓝牙定位技术依旧有着较为广泛的应用。

所以,蓝牙AoA技术的出现,它从理论上来说,可以对目前的蓝牙RSSI方案进行一定程度替代。

而在新的应用领域,因为蓝牙AoA具有更高的精度,可以释放新的市场需求,不过,这些新的市场机会将会面对跟UWB技术直接的竞争。

根据我们的调研,发现蓝牙AoA相较于UWB而言,优劣势主要有:

图表17:蓝牙AoA与UWB的优劣势对比

  • 蓝牙AoA适用领域分析

蓝牙AoA的哪些应用场景潜力更大?更加的标准化?更容易进行市场的开拓?这些同样都是行业人士所关注的问题。

从使用目的来看,蓝牙AoA也跟UWB类似,所以参照前文对UWB的应用需求分析,我们梳理了目前蓝牙AoA的适用领域,结合市场的潜力,市场的标准化程度,市场爆发的时间先后,将目前主要的应用市场进行了等级划分。

一级市场:是最值得期待的市场,它的特点是市场潜力大,行业需求度高,行业标准化程度高,并且有较大的推动力在推动的市场,并且目前正在快速增长短期内能爆发的市场

二级市场:是较为值得期待的市场,相较于一级市场而言,它的特征表现为市场潜力较大,行业需求度高,但是目前阶段行业标准化程度不高导致市场开拓难度增大,或者行业的推动力稍欠。

三级市场:它的市场优先等级再降低一些,表现为市场有不错的潜力,并且需求度也不错,但是因为标准化问题,或者推动力不是很强力,导致行业发展速度会降低。

四级市场:指的是市场容量较小,并且市场开拓难度较大;或者是虽然有较大的市场容量,但是需求度不是很迫切,市场上还有其他的替代方案,导致市场拓展起来比较缓慢。

我们将目前蓝牙AoA市场上主要的应用领域按照这四个等级进行了归纳:

图表18:蓝牙AoA应用领域等级划分

说明:

1 蓝牙AoA的一级市场也将会是手机、PC、平板等平台型的设备,因为目前这些设备已经都植入了蓝牙,未来市场的拓展不过是产品的迭代。此外,智能硬件也能放在一级市场,主要也是目前基于蓝牙的智能硬件产品出货量也很庞大,不像UWB还需要额外的去培养甚至创造市场,迭代的难度会降低很多,但是智能硬件产品是否需要定位能力,这个还需要看具体的场景需求,这个是蓝牙AoA智能硬件产品拓展市场最大的难点。

2 在二级市场中,主要有公检法司与化工厂这两类B端的需求,公检法司的特点就是墙体多,并且层高也比较高,比较适用蓝牙AoA,化工厂主要考虑的是对RSSI方案替代的潜力。

3 三级市场主要有商超、停车场、展览馆、博物馆、医院、养老院等场景。蓝牙AoA在这类场景中与UWB的竞争最为激烈,B端的客户最终选择使用哪种技术除了技术本身的特点之外,往往还会有价格、安装难度以及企业的商务能力等多重因素,所以,这类场景依然也会有一定的蓝牙AoA应用。

4 四级市场在表里列了楼宇办公、科研机构、体育赛事等领域,目前这这类市场上也有一些零散的应用,但这类市场本身的特征就很零散,再加上技术选择也多样,因此优先级会比较低。

蓝牙AoA定位市场前景分析

虽然蓝牙AoA方案已经有几年的商用,但目前还处于早期阶段,一方面是行业的厂商并不多,另外,蓝牙AoA较为高昂的成本也是限制其应用的一个因素。

在当前阶段,蓝牙AoA的应用体量还非常小,目前整个国内市场上蓝牙AoA基站的年出货量仅有小几万台的量,所以,目前的市场体量数据意义并不大。

蓝牙AoA更重要的是未来的潜力,至于具体潜力如何,我们可以参考蓝牙技术联盟与ABI Research发布的最新版本的《2021蓝牙市场最新资讯》里面的数据。

在这份报告里面,将蓝牙定位数据的量进行了重点的分析。应该注意的是,在这份报告里面关于蓝牙位置服务的设备主要还是基于蓝牙4.X版本,也综合考虑了蓝牙AoA/AoD的未来增长潜力。

前文我们也有分析过,蓝牙AoA/AoD可以对目前的RSSI方案形成一定的替代,因此,这个数据对于了解蓝牙AoA的未来市场潜力也不错的参考价值。

图表19:蓝牙位置服务设备整体出货量

蓝牙位置服务设备出货量,在2020年因为疫情的原因有一定的下滑,而在2021-2025年这几年,将保持32%的年复合增长率,在2025年,出货量将会达到4.8亿台。

  • 蓝牙定位细分领域分析

在ABI Research的这份报告里面,将所有的蓝牙定位设备 “按用例”与“垂直领域”垂这两个不同的维度进行了细分。

其中“按用例”这个维度包括了室内导航、兴趣点信息、人员追踪、设备追踪、物料追踪、车队追踪等,是一个多选题,室内导航是最多的选项,有79%的应用使用蓝牙定位的目的包含了室内导航,其次是兴趣点信息,比例也达到了67%。

图表20:蓝牙位置服务总部署分布-按用例

在蓝牙位置服务的垂直应用领域分布中,零售和服务是最大的应用领域,占比达到了66%,其他比较多的应用领域有仓库和物流、智能办公室、医疗、制造业等领域。

图表21:蓝牙位置服务总部署分布-垂直领域

  • 关于市场的价格

蓝牙AoA的方案中,主要的硬件也是基站与标签。其中基站的技术门槛以及成本都比较高,而标签的要求没有太高,如果是采用蓝牙5.1标准的芯片,就可以直接用来做定位标签,如果是4.X版本的蓝牙芯片,则需要方案商在标签芯片做一定的开发,让标签芯片可以按照AOA协议包发数据。

目前蓝牙AoA的市场出货量还比较少,尤其是基站的的出货量更少,因此目前蓝牙AoA的基站价格还比较高,贵一点的要2000多一台,便宜点的也要1000多一台。不过蓝牙AoA基站的价格下降趋势很明显。

在上文也有分析,蓝牙AoA方案在基站端需要额外的设计阵列天线,虽然基站的量少,但是没有基站,就无法实现AoA定位功能,所以,蓝牙芯片厂商有的会配套研发基站芯片与模块产品,以便让市场更快的成熟。

随着各个主流蓝牙芯片厂商的产品成熟,蓝牙基站的价格还有比较大的降价区间。

蓝牙AoA标签的价格相较于UWB而言便宜比较多,市场上一般几十块钱的单价。

目前市场上也在积极研发AoD方案,AoD方案与蓝牙Beacon方案比较类似,基站的要求只是发射信号,解算主要在标签端。这个方案可以让蓝牙AoA的布网成本跟目前的蓝牙Beacon方案的成本差不多,不过对标签有了更高的要求。


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