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UWB-AoA会是打破高价困境的一把利剑吗?

发布时间:2021-12-01 作者:

UWB技术很好,但是UWB产品很贵。

这是业界人士对于UWB技术的一个初步印象。

作为一项最近两年大火的定位技术,UWB被“镁光灯”聚焦乃至放大,它的优点会被更多人的记住,同样,它的缺点也一样会被人了解。

UWB的精度能够达到厘米级(较为理想的部署环境),这是其他无线定位技术所无法企及的精度,但它高昂的价格一直是限制其大规模应用的最大障碍。

那有没有可能让UWB产品的价格降低到大众都能接受的水平?答案是肯定的,这也是目前很多企业正在努力突破的方向。

UWB产品为什么会卖的这么贵?

一个产品在市场上售价多少,首先要看成本。

第一个层面是BOM(物料)成本,这个成本是一个显性的成本,也是大家很容易看得到的成本,而UWB的产品的BOM成本是多少呢,以基站为例,目前市场上的UWB基站售价在2000-3000元之间,部分特殊应用场景的基站卖的更贵,但它的BOM成本一般只要几百块,从这个角度来说,UWB基站产品是有降价空间的潜力,但事情远没有这么简单。

第二个层面就是要考虑它的隐性成本。UWB的隐性成本在哪里?包括它的研发投入,包括它的验证周期包括它的销售成本,还有最重要的一个点——就是它的部署安装与维护成本

目前市场上主流的UWB方案采用的是TOF或者TDOA方案,在实际部署中,多径与遮挡是限制方案性能最突出的问题,并且TDOA采用三边定位,至少需要3台基站构成一个定位单元,现场部署的时候需要考虑三角形如何部署等因素,所以,基站在哪个位置部署才能让方案有更好的精度以及降低成本这很考验项目经理的经验。

所以,在大多数的项目中,需要方案商提供专门的人力来现场指导部署以及后续的维护,这增加了大量的成本。

TOF示意图

TDOA示意图

除了看成本之外,还需要考虑规模因素

一般一个产品的量越大,它的边际成本就越低,它就可以卖的更低。而要实现这个目标,需要有两个前提,一个是产品需要很高的标准化,各个厂商都按照同样的标准生产产品;另外一个就是需求的差异性要很小

但很明显,目前的UWB市场并不具备这个条件。

在B端市场,需求的定制化很严重,产品也很难互通互联。并且B端市场的增量也无法达到指数级爆发式的增长,根据我们在《中国UWB与蓝牙AoA市场调研报告(2021版)》最新的数据显示,在当前的市场环境下,UWB的芯片pcs每年的增量大约100-200W的范围。这样的体量根本无法支撑大规模的降价。

即便在C端市场,除了在手机市场,有一个看得见的大体量市场之外,其他的市场短期内也很难有爆发点。

这些原因导致了UWB产品卖得贵,因为不卖这个价格,企业就没法生存。

UWB-AoA方案能否成为降价的杀手锏?

探讨了UWB产品为什么要卖这么贵,我们就可以分析如何去降低成本。

这里,我们直接给出一个答案,那就是——UWB-AoA方案

前面我们介绍了目前企业级市场上,UWB定位方案主要采用的是TOF与TDOA,而AoA则是与蓝牙绑定的更密切,事实上,UWB同样可以采用AoA模式进行定位。

在目前很多的消费级领域,比如说苹果的Airtag、NXP演示的汽车钥匙方案、小米的“一指连”方案等,就是采用的AoA定位模式。

因为这样的AoA方案采用点对点连接,不需要在环境中提供定位网络基础设施(即不需要布设基站),好处是方案简单并且价格低,不好的点就是工作距离短,并且精度不够好。

而在企业级市场上,UWB-AoA方案同样可以有很大的应用前景。

  • UWB-AoA技术特点如何?

与蓝牙AoA相比,UWB-AoA具有更高的定位精度,与更大覆盖面积。

蓝牙AoA基站会有一个天线的覆盖面积限制,一般俯仰角在45°-60°之间,超过这个角度之后,精度的误差就比较大,所以蓝牙AoA基站的部署密度跟层高息息相关,一般需要1-2倍的层高就需要部署一个基站,如果是层高比较小的环境中,基站的密度就很大。

而 UWB-AOA 可以通过 TOF 精确测距,定位原理是先测方向,再沿着该方向到相应的 TOF 距离再求投影位置。误差能小很多,而且不随俯仰角范围变化。在实际设计中,方案商的 UWB-AOA 基站配合良好的天线设计可以实现 90°,完全平面半球的俯仰角。

当然,AoA方案的特性是距离越远精度越低,这点是无法改变的,所以UWB-AoA方案同样是有一个距离限制,比如说全迹科技的UWB-AoA定位基站的覆盖半径大约在20米左右,可以维持1米以内的精度。

与传统的“TOF”或者“TDOA”相比,UWB-AoA方案的特点同样是单基站工作,基站需求量小,并且部署简单,可以降低成本。

  • 为什么UWB-AoA方案能够降低成本

UWB-AoA对于成本的优化主要体现在2个方面:

第一,是基站部署的密度大为降低,这点无论是对标蓝牙AoA还是其他的UWB定位模式,都有较为明显的效果。

第二,安装部署进行简化,因为单基站就可以工作,结合工作距离比较远,俯仰角大的特性,让现场部署的经验要求没有那么高,客户在部署时,就可以按照自己的需要进行基站的部署,就跟Wi-Fi路由器一样,方便简单。

写在最后

UWB-AoA方案要实现起来,也不是很容易的事情。

首先是硬件层面的技术难点,需要有很强的阵列天线设计能力,要达到90°俯仰角半球形的天线覆盖,需要有克服很多技术难点,并且需要在实践中进行大量的验证才行。

第二就是软件算法能力,多径干扰是室内定位一个顽疾,算法的优化主要也是解决这个问题,而抗AoA多径的难度比ToF与TDOA更大。

克服了这些困难,同样也将收获广阔的市场,因为UWB-AoA可以让室内定位的基础设施成本更低,结合当下手机都将会有UWB芯片的市场背景,未来这一市场的应用值得期待。

注:感谢全迹科技CEO都延星先生对本文的贡献


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