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室内北斗要来了,室内外融合定位的终极方案?-IOTE深圳物联网展

发布时间:2022-06-27

尚未普及的室内导航其实一直被需要

现在是北京时间晚上七点,静静为了改变男友心中自己爱迟到的形象,并重新赢回男友的信任,特意提早出门。她和男友相约今晚七点半去吃商场三楼的法国菜,可是无奈商场太大,静静始终没找到店铺位置,最后在工作人员帮助下找到了店铺,可惜此时已经40分,所有的努力都已经没有了意义。

男友笑着说没事,说他早已经习惯了,但是他自己答应静静的就一定会做到,比如今晚九点前送静静回家。茶余饭饱后,他们启程回家,时间看起来绰绰有余,可是男友一直在停车场找不到自己的车。最后也成了失信的人。此时他们相望泪眼,一起说出了:“要是手机能室内导航就好了!”

从这个真实生动的例子可以看出,室内导航的需求其实一直存在,根据市场调研公司Markets and Markets的预测报告,室内定位导航技术的市场规模将从2017年的71.1亿美元增长到2022年的409.9亿美元,复合年增长率高达42%。从应用场景方面来看,机场、酒店、医院、办公楼和商场是最有意愿部署室内定位的场景,其中机场占比最高,达到约四成;酒店占比约三成,医院、办公楼和商业区的比例则为24%。


三种传统室内导航技术比较

近年来室内定位引发的关注越来越多,各个流派都在声称自己是最好的室内定位技术。我们可以从多个纬度比较一下它们的优劣,以下是各大主流室内定位技术各方面指标的对比:

对于用户来说,成本,定位精度和技术实现难易度是影响室内定位导航的三个最关键的因素。


数据来源:中移动研究院

综合考虑下,目前市场上已经商用的室内导航手段主要有WIFI、蓝牙、UWB三种。

WIFI导航:价格有优势,但无法实现精准定位导航


WIFI导航通过在区域内安置无线基站,根据待定位 Wi-Fi 设备的信号特征,结合无线基站的拓扑结构,综合确定待定位 Wi-Fi 设备的坐标。相当于将室内划分成n个小格子,记录每一个WiFi信号特征值,当终端进入室内进行特征值比对,进而得出终端位置,又被称为“指纹定位”。

Wi-Fi 定位的优势在与利用现有的无线设备实现定位功能,可以实现复杂的大范围定位,但精度只能达到2米左右。因此适用于对人或车的定位导航,在一些医疗机构、主题公园、工厂、商场等场合下应用。Wi-Fi定位的劣势在于前期特征值录入工程较大,同时设备必须处于联网状态,否则无法实现定位,此外需要打眼走线,部分环境施工较为困难。而且WIFI导航的精度较差,无法实现精准定位导航,在智慧停车、自动驾驶等场景基本无法使用。

蓝牙定位导航:目前最常用的室内导航技术

蓝牙定位导航技术可以分为蓝牙4.2和蓝牙5.1两类。蓝牙4.2技术原理是RSSI,通过定位终端发射蓝牙信号,在数个Beacon节点测量信号强弱来确定终端定位,这种技术定位精度在1-3米,方案成熟;

蓝牙5.1采用AOA/AOD定位技术,精度较高可达分米级,接近UWB技术的精准度,2019年才正式面世,成熟方案相对较少。


蓝牙AOA定位技术原理

蓝牙4.2定位覆盖范围较小,虽然定位精度不够稳定,设备量大,但应用范围广泛,芯片成本和功耗都较低,目前仍然是部署成本最低的方案之一,在地下停车场找车成为其室内定位的广泛应用场景。

UWB定位导航:成本较高,且UWB不是手机标配

UWB定位导航技术成熟,有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、定位准确性高等优点,但其因覆盖范围有限、芯片供应商少、系统建设成本偏高,而且并不是每台手机都装了UWB,因此难以在消费市场大规模铺开。

可见传统的室内导航方式都存在各自的限制,因此室内定位导航一直局限在少数场景,无法进行大面积的推广,业界一直在探寻室内导航的新技术。

室内导航的新探索:把北斗卫星装在室内

室外定位采用卫星定位系统,比如北斗、GPS等,随着卫星的更新迭代与算法的完善,卫星定位系统的精度也越来越高,并且,卫星定位终端已经非常普及,所以,如何将室内定位能力融入到室内,是当前大家都在探索的话题,因为在室内没有卫星信号。

那如果能够在室内就能有卫星信号,就很完美的解决了室内外定位技术融合的问题。

基于此,行业的做法有两个,第一个方案是通过设备将室外的卫星信号通过天线接入到室内去,就好比几十年前的黑白电视,信号差的时候,在室外空旷地方接一根天线,电视的信号就会好很多。

第二个方案,就是在室内重新安装信号发射装备,模拟卫星信号,即接收终端接收的信号与室外卫星信号是一样的,计算放在接收终端,用户所购置的成本就是室内卫星信号发射器,不需要额外购置终端成本。


笔者近日了解到,国内有一家公司使用自主研发的室内北斗卫星技术,模拟北斗导航卫星的发射信号,让所有的卫星导航终端(手机、电脑、车载终端等)实现在导航卫星信号盲区(室内、地下、隧道、高架下等)的定位导航,并能无缝衔接室外卫星导航系统,实现室内外一体化高精度定位导航。

定位系统组成

核心硬件

这套室内北斗定位系统技术路径是采用北斗导航系统的底层技术架构逻辑,突破了高精度时间同步、广域覆盖赋形天线、抗多径定位算法及室内外无缝切换等一系列关键技术,通过室内北斗系统提供室内高精度定位导航服务,这套系统的优势可以概括为以下六点:

1.内外一体:室内外无缝切换,真正提供室内外一体化定位导航服务。这点可将用户在室外享受的卫星定位导航功能延伸到隧道内,对今后的自动驾驶意义重大。

2.超高精度:精度可达毫米级,满足各种场景的需求。比如在对定位导航精度要求达到厘米级的港口无人驾驶集卡,室内北斗导航有传统室内导航技术做不到的定位精度。

3.超大容量:广播式体制,用户数量无上限。这就可以解决机场、火车站、汽车站等面积大、人流量大、人员复杂等场景的管理问题,建立场站全域高精度室内外地图。

4.兼容性强:支持所有卫星定位导航终端。

5.稳定性强:信号抗干扰能力强,系统全自主运行。在煤矿等复杂环境下也可以稳定工作。

6.时空一体:定位与授时一体化,时空基准一体化。

正是由于这些优势,这套北斗室内导航系统已经在智慧港口,智慧机场,智慧交通等方面都有广泛落地应用。不过公司负责人同时表示,针对复杂的室内场景,单一技术往往难以满足全部需求,采用多元融合的方式可以较好的满足实际需求。

写在最后

数字经济时代下,数据是最基础最有价值的要素。室内导航不仅能给人带来便利,提高作业效率,还能在此基础上结合大数据分析,为商业引流,消费行为分析等方面产生附加价值。未来,随着室内导航成本逐渐下降与业界的逐渐重视,相信室内导航会得到越来越广泛的应用,就看看哪项技术能在室内导航的竞争中抢占到更多的市场份额。


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