室內(nèi)定位的應(yīng)用領(lǐng)域

　　當(dāng)下“萬(wàn)物互聯(lián)”的時(shí)代給定位產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的機(jī)遇，在未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)百億連接設(shè)備中，有一大部分的設(shè)備應(yīng)用包含地理位置數(shù)據(jù)，應(yīng)用服務(wù)也將依賴(lài)地理位置數(shù)據(jù)為用戶(hù)提供更有價(jià)值的信息。隨著應(yīng)用場(chǎng)景的逐步豐富以及定位精準(zhǔn)性的提升，基于位置數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用將迎來(lái)較大發(fā)展。尤其是室內(nèi)定位，對(duì)于提升企業(yè)對(duì)室內(nèi)人員，機(jī)械，物料，操作活動(dòng)的管理效果，降低安全生產(chǎn)事故，保障財(cái)產(chǎn)生命具備重大價(jià)值。

　　市場(chǎng)需求

　　那么什么樣的定位技術(shù)才能有市場(chǎng)潛力受資本青睞呢?

　　1), 定位的精度

　　定位的精度決定了市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)于位置精度追求度高的企業(yè)，無(wú)疑精準(zhǔn)定位是最硬核的指標(biāo)數(shù)據(jù)。

　　2),定位的范圍

　　定位基站可覆蓋的范圍越廣，在節(jié)約成本的同時(shí)還可以采集更多的位置數(shù)據(jù)。

　　3),定位的穩(wěn)定性

　　系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定性是項(xiàng)目落地的重要指標(biāo)，尤其是企業(yè)級(jí)的應(yīng)用，對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求非常高。

　　4) 定位的實(shí)施成本

　　隨著產(chǎn)業(yè)的成熟，定位產(chǎn)品的售價(jià)和方案也在逐漸降低，再加上能合理利用現(xiàn)有公共資源配置實(shí)現(xiàn)位置數(shù)據(jù)獲取，為日后定位技術(shù)的商用打好基礎(chǔ)。

　　應(yīng)用領(lǐng)域及前景

　　國(guó)內(nèi)室內(nèi)定位起步較晚，應(yīng)用場(chǎng)景主要分為兩類(lèi)：針對(duì)消費(fèi)者的服務(wù)和針對(duì)企業(yè)客戶(hù)的服務(wù)。

　　消費(fèi)者領(lǐng)域：應(yīng)用場(chǎng)景主要有商場(chǎng)導(dǎo)購(gòu)、停車(chē)場(chǎng)反向?qū)ぼ?chē)、會(huì)展自助導(dǎo)游等。

　　企業(yè)客戶(hù)領(lǐng)域：應(yīng)用場(chǎng)景有人員定位監(jiān)控、智慧倉(cāng)儲(chǔ)物流、智能制造、人員資產(chǎn)管理、高危化工廠對(duì)人員的定位等。

　　考慮成本、定位精度等因素，企業(yè)級(jí)應(yīng)用是一個(gè)很大的市場(chǎng)。智慧工業(yè)和智慧城市，這兩大領(lǐng)域催生了大量的行業(yè)應(yīng)用。目前，化工廠、醫(yī)院、養(yǎng)老院、監(jiān)獄、施工現(xiàn)場(chǎng)等都大規(guī)模引入室內(nèi)定位，增長(zhǎng)速度極快，具體到行業(yè)，根據(jù)《2018年室內(nèi)定位的發(fā)展前景分析》報(bào)告指出，我國(guó)室內(nèi)定位市場(chǎng)已突破3000億元。

主流室內(nèi)定位技術(shù)對(duì)比分析

　　日常生活中的定位主要基于GP技術(shù)，它是一種全天候的定位系統(tǒng)，例如導(dǎo)航就主要基于GPS提供的地理位置信息。目前，我國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)完成組網(wǎng)，它是我國(guó)著眼于國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可以為全球用戶(hù)提供高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)，是我國(guó)的重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。

　　隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)的普及、技術(shù)的日益成熟，定位技術(shù)不再是室外定位的專(zhuān)屬標(biāo)簽，各行各業(yè)對(duì)室內(nèi)定位的需要也在日益增加，熱度高漲。但是GPS定位系統(tǒng)需要依賴(lài)衛(wèi)星通信，在室內(nèi)衛(wèi)星信號(hào)弱，或者沒(méi)有信號(hào)的情況下，無(wú)法獲取精準(zhǔn)的位置信息?；谛l(wèi)星的定位技術(shù)，只能精確到街區(qū)、樓宇，無(wú)法更精確的識(shí)別建筑物內(nèi)的某一樓層，或者某一房間。針對(duì)更為復(fù)雜的封閉環(huán)境的高精度位置服務(wù)需求孕育而生，為了解室內(nèi)定位存在的問(wèn)題，許多室內(nèi)定位技術(shù)發(fā)展起來(lái)并在諸多行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。常用的室內(nèi)定位技術(shù)主要有：ZigBee、藍(lán)牙、RFID、WIFI、UWB等，要實(shí)現(xiàn)落地室內(nèi)場(chǎng)景下的精確定位，不僅僅取決于定位技術(shù)的本身，還需要綜合性考慮現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、施工要求、部署難度、呈現(xiàn)效果及成本控制等。

室內(nèi)定位技術(shù)對(duì)比分析

UWB定位技術(shù)

　　

　　目前市面上應(yīng)用較為廣泛的室內(nèi)高精度定位技術(shù)應(yīng)用有WiFi、ZigBee、藍(lán)牙及我們接下來(lái)將要重點(diǎn)剖析的UWB定位技術(shù)。

　　我們的“主人翁”UWB擁有著高貴的血統(tǒng)，20世紀(jì)90年代之前該技術(shù)主要用于軍事上的雷達(dá)系統(tǒng)。2002年2月，F(xiàn)CC(美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì))開(kāi)放了 UWB(超寬帶)技術(shù)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用，各個(gè)國(guó)家都投入了大量的人力、物力進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)并在實(shí)際場(chǎng)景中獲得了廣泛應(yīng)用。目前UWB技術(shù)主要面向B端市場(chǎng)，典型的應(yīng)用場(chǎng)景包括工廠、隧道、司法等垂直行業(yè)的人員或物資高精度位置服務(wù)。去年，蘋(píng)果發(fā)布iPhone 11，首次內(nèi)置了UWB技術(shù)，作為新一代蘋(píng)果手機(jī)的亮點(diǎn)功能，備受市場(chǎng)矚目;隨后三星、小米相繼發(fā)布了這項(xiàng)技術(shù)，面向C端的消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)正在開(kāi)啟新的紀(jì)元，各大互聯(lián)網(wǎng)公司也在積極布局。

(利用UWB技術(shù)的智能遙控器，圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，如涉及侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系)

　　首先說(shuō)一個(gè)困擾我們?cè)S久的問(wèn)題“我是誰(shuí)，我在哪，我在干什么”。相信許多小伙伴都遇到過(guò)類(lèi)似問(wèn)題，就像打英雄聯(lián)盟要看小地圖位置信息，看人員位置，看野區(qū)Boss位置，看隊(duì)友的位置，位置的重要性不言而喻。在現(xiàn)實(shí)生活中，我們想把人、物的位置坐標(biāo)做成地圖實(shí)時(shí)展現(xiàn)當(dāng)前位置，就要用到UWB技術(shù),它作為一種新型的無(wú)線通信技術(shù)，具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號(hào)功率譜密度低，對(duì)信道衰落不敏感，截獲能力低，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)、超精準(zhǔn)、超可靠的定位和通信。它能夠非常準(zhǔn)確地測(cè)量無(wú)線電信的飛行時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)厘米精度的距離/位置測(cè)量。相對(duì)于傳統(tǒng)的藍(lán)牙、WIFI定位具有速度快、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。其次，藍(lán)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(gè)比方，UWB和傳統(tǒng)定位方式相比的話，的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很大。

　　如何通過(guò)UWB對(duì)人體進(jìn)行精確定位呢?首先需要給人員佩戴定制的智能穿戴設(shè)備(標(biāo)簽、手環(huán)等)作為UWB信號(hào)的發(fā)射端，設(shè)備開(kāi)機(jī)狀態(tài)下會(huì)向周?chē)h(huán)境發(fā)射信號(hào)并通過(guò)事先布置好的UWB基站進(jìn)行接收，后臺(tái)服務(wù)通過(guò)分析不同基站的信號(hào)接收時(shí)間差異進(jìn)行計(jì)算，即可得到人體的精準(zhǔn)位置。

　　在現(xiàn)有的UWB定位技術(shù)中，存在多種基于距離的定位方法，每種方法都對(duì)應(yīng)著不同的定位算法。常用的方法主要有飛行時(shí)間測(cè)距法TOF(Time of Flight)、到達(dá)時(shí)間差定位法TDOA(Time Difference of Arrival)兩種。

　　1)TOF定位

　　飛行時(shí)間法(Time of flight，TOF)是一種雙向測(cè)距技術(shù)，它通過(guò)測(cè)量UWB信號(hào)在基站與標(biāo)簽之間往返的飛行時(shí)間來(lái)計(jì)算距離。移動(dòng)標(biāo)簽首先向定位基站發(fā)送測(cè)距請(qǐng)求，基站收到測(cè)距請(qǐng)求進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)一小段時(shí)間處理后向移動(dòng)標(biāo)簽回復(fù)確認(rèn)信息，將發(fā)送端發(fā)出信號(hào)和接收回應(yīng)的時(shí)間間隔記為T(mén)TOT，接收端收到數(shù)據(jù)包和發(fā)出回應(yīng)的時(shí)間間隔記為T(mén)TAT。那么信號(hào)在空中的單向飛行時(shí)間TTOF可以計(jì)算為：TTOF=(TTOT-TTAT/2)，然后根據(jù)時(shí)間乘以速度等于距離的數(shù)學(xué)公式，便可算出標(biāo)簽到基站之間的距離d = c × TTOF(電磁波傳播速度為c)。得到標(biāo)簽到各個(gè)基站的距離信息后，通過(guò)數(shù)學(xué)公式便可以計(jì)算標(biāo)簽的準(zhǔn)確位置了：點(diǎn)到已知點(diǎn)的距離為常數(shù)，那么這點(diǎn)一定在以已知點(diǎn)為圓心，以該常數(shù)為半徑的圓上。以三個(gè)已知點(diǎn)和距離作三個(gè)圓，他們交于同一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)就是標(biāo)簽的位置。

　　2)TDOA

　　到達(dá)時(shí)間差(Time Difference of Arrival，TDOA)是一種利用到達(dá)時(shí)間差進(jìn)行定位的方法又稱(chēng)為雙曲線定位，基于到達(dá)時(shí)間差定位，系統(tǒng)中需要有精確的時(shí)間同步功能.標(biāo)簽卡對(duì)外發(fā)送一次UWB信號(hào)，標(biāo)簽無(wú)線覆蓋范圍內(nèi)的所有基站都會(huì)收到無(wú)線信號(hào)，如果有兩個(gè)已知坐標(biāo)點(diǎn)的基站收到信號(hào)，標(biāo)簽距離兩個(gè)基站的間隔不同，那么這兩個(gè)基站收到信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)是不一樣的，因此得出“到達(dá)時(shí)間差”的概念。TDOA定位的原理正是利用多個(gè)基站接收到信號(hào)的時(shí)間差來(lái)確定標(biāo)簽的位置。根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系，到已知兩點(diǎn)為常數(shù)的點(diǎn)，一定處于以這兩點(diǎn)為焦點(diǎn)的雙曲線上。那么有四個(gè)已知點(diǎn)(四個(gè)定位基站)就會(huì)有四條雙曲線，四條雙曲線交于一點(diǎn)就是標(biāo)簽的位置。

UWB市場(chǎng)狀況

　　1.價(jià)格情況

　　下表中列出了一些關(guān)于UWB市場(chǎng)上下游的基本信息（基于市場(chǎng)調(diào)研得出，如有出入請(qǐng)聯(lián)系修改）

　　2.盈利狀況

　　To B類(lèi)的應(yīng)用行業(yè)通常涉及安全性，維護(hù)保障等增值服務(wù)，以滿(mǎn)足企業(yè)對(duì)生成級(jí)穩(wěn)定性的要求。UWB作為一項(xiàng)技術(shù)性能表現(xiàn)突出的定位技術(shù)，附加值較高。不過(guò)，隨著產(chǎn)業(yè)的逐漸成熟，UWB相關(guān)衍生行業(yè)將會(huì)進(jìn)入“規(guī)模經(jīng)濟(jì)時(shí)代”，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化程度會(huì)逐漸提升，市場(chǎng)體量迅速擴(kuò)大，相應(yīng)的產(chǎn)品價(jià)格會(huì)逐步下降。

　　UWB在某電廠安監(jiān)的應(yīng)用

　　

　　電廠的安監(jiān)管理通常涉及監(jiān)控、門(mén)禁等諸多系統(tǒng)，系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互補(bǔ)聯(lián)通，一體化的管理手段分散、獨(dú)立，無(wú)法有效對(duì)人員動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、違規(guī)預(yù)警、問(wèn)題追溯等，容易形成安全隱患。通過(guò)實(shí)施基于UWB的安全管理系統(tǒng)，以技術(shù)手段整合各安全管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電廠安監(jiān)管理工作的智能化升級(jí)，做到“看得見(jiàn)違章、聽(tīng)得見(jiàn)警報(bào)、嗅得到隱患、追得到責(zé)任”。UWB定位技術(shù)的應(yīng)用，為智慧安監(jiān)，降低電廠安全生產(chǎn)事故提供了有力支撐。

　　銀河創(chuàng)想的智慧安監(jiān)解決方案，主要包含如下功能：

　　1、調(diào)度運(yùn)營(yíng)中心

　　園區(qū)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可視化管理，全面掌握?qǐng)@區(qū)整體安監(jiān)態(tài)勢(shì)。

　　統(tǒng)一安防作業(yè)顯示和應(yīng)急聯(lián)動(dòng)，掌握?qǐng)@區(qū)動(dòng)態(tài)，及時(shí)處理預(yù)警信息。

　　基于大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，獨(dú)有算法邏輯處理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廠區(qū)內(nèi)人員，實(shí)現(xiàn)預(yù)警-決策-行動(dòng)閉環(huán)。

　　2、人員位置實(shí)時(shí)顯示

　　實(shí)時(shí)展示區(qū)域內(nèi)的人員整體分布人員數(shù)量信息，點(diǎn)擊展示詳細(xì)的單人位置信息，可查看人員詳細(xì)信息，可追蹤位置軌跡信息，同時(shí)支持聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控信息。

　　區(qū)域內(nèi)人員分布展示

　　多維度查詢(xún)?nèi)藛T信息

　　單個(gè)人員信息查看

　　人員軌跡追蹤

　　視頻聯(lián)動(dòng)

　　3、軌跡回放

　　系統(tǒng)自動(dòng)保存定位區(qū)域內(nèi)不同類(lèi)型人員的運(yùn)動(dòng)軌跡，監(jiān)管人員可以通過(guò)姓名或卡號(hào)查看人員在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)保存時(shí)長(zhǎng)(自動(dòng)保存多少天的數(shù)據(jù))可根據(jù)需求動(dòng)態(tài)設(shè)置。

　　根據(jù)時(shí)間、卡號(hào)、區(qū)域、姓名多維度查看歷史軌跡信息

　　列表展示符合維度的軌跡記錄信息，用于追溯

　　4、預(yù)警規(guī)則

　　自定義多維度規(guī)則設(shè)置。

　　聚眾/不足：多人聚集/人員數(shù)量不足，報(bào)警提醒，自定義安全人數(shù)

　　異常行為：人員作業(yè)期間，存在有違作業(yè)規(guī)范的異常動(dòng)作，如長(zhǎng)時(shí)間大范圍活動(dòng)，設(shè)定時(shí)間內(nèi)靜止不動(dòng)等

　　設(shè)備檢測(cè)：設(shè)備連接異常預(yù)警

　　超速預(yù)警：車(chē)輛超速預(yù)警

　　陌生人預(yù)警：陌生人抓拍預(yù)警

　　5、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

　　對(duì)廠區(qū)運(yùn)營(yíng)事件、人員、車(chē)輛等重要指標(biāo)數(shù)據(jù)根據(jù)用戶(hù)需求，可設(shè)置多種可視化圖表，由大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行分析呈現(xiàn)。

　　多種人員行為分析，覆蓋全場(chǎng)景的違規(guī)預(yù)警。

　　支持自定義規(guī)則設(shè)置，最大化滿(mǎn)足管理要求。

　　自動(dòng)生成分析圖表，并支持固定格式文件的導(dǎo)出，輔助管理與考核。

　　最后，非常感謝本文章中引用到的市場(chǎng)最前沿信息，包括市場(chǎng)數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、行業(yè)未來(lái)的預(yù)測(cè)及成功案例的分享等，本文供有興趣的童鞋研究學(xué)習(xí)，如有錯(cuò)漏，敬請(qǐng)指正，如您想轉(zhuǎn)發(fā)到朋友圈或者分享給朋友，歡迎您直接分享!

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