藍牙技術(shù)有很長的發(fā)展歷史,,1995年,,愛立信、諾基亞,、東芝,、IBM、英特爾等大企業(yè)共同發(fā)起開發(fā)了一種短距離無線連接技術(shù),,將它命名為“Bluetooth”,,并成了藍牙技術(shù)聯(lián)盟(英文簡稱:SIG)。此后,藍牙技術(shù)經(jīng)歷了1.1,、1.2,、2.0、2.1,、3.0,、4.0、4.1,、4.2,、5.0、5.1,、5.2等多個版本的迭代,,藍牙技術(shù)也一步步更加的成熟與完善。
藍牙AoA定位產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程與概況
藍牙作為定位技術(shù)使用并不陌生,,早在藍牙4.0版本,,就已經(jīng)支持了定位功能,不過在藍牙4.X版本中,,定位原理是基于信號強度(RSSI),,并且需要提前采集指紋庫才能實現(xiàn)。
由于藍牙使用的是2.4G免費頻段,,信號干擾多,,并且項目環(huán)境也比較復雜,導致藍牙RSSI定位技術(shù)在實際應用中的精度,,以及穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)一般。
不過,,在七八年前,,蘋果基于iphone發(fā)布的iBeacon方案,讓藍牙室內(nèi)定位產(chǎn)業(yè)火了一把,,雖然回頭來看,,藍牙室內(nèi)定位產(chǎn)業(yè)并沒有達到預想中的規(guī)模與速度,但是經(jīng)過多年的培育與摸索,,行業(yè)內(nèi)形成了較為成熟商業(yè)模式,,也躺過了一些坑,并且催生了一批以室內(nèi)定位為核心業(yè)務的玩家,。
基于早期玩家的經(jīng)驗,,室內(nèi)定位行業(yè)需要精度與性能更高的技術(shù)成為了迫切的需求,除了UWB之外,,藍牙技術(shù)的演進也是一個主要的技術(shù)方向,。
2019年初,藍牙技術(shù)聯(lián)盟正式發(fā)布了藍牙5.1版本,這個版本最大的亮點就是引入了“尋向”功能,,并將藍牙技術(shù)的定位精度提升到了亞米級,,釋放了更多的應用場景。
根據(jù)定位終端上行與下行模式的不同,,藍牙高精度定位可以分為兩種技術(shù)原理,,分別是:到達角度法(AoA)和出發(fā)角度法(AoD)。
AoA與AoD技術(shù)示意圖
AoA是利用單一天線發(fā)射尋向信號,,而接收終端內(nèi)置天線陣列,,當信號通過時,會因陣列天線接收的距離不同而產(chǎn)生相位差,,進而計算出信號的方向,。
AoD則正好相反,由具備陣列天線的設備來發(fā)射信號,,傳給單一天線終端,,接收終端可以通過接收到的信號計算出來波的方向,進而定位,。
AoA與AoD發(fā)射端與接收端的對比
發(fā)射端
接收端
AoA
定位終端,,單天線,處理簡單
定位基站,、IQ采樣,,處理復雜
AoD
定位基站,天線陣列,,處理簡單
定位終端,、IQ采樣,處理復雜
來源:《藍牙AoA高精度定位技術(shù)白皮書》
目前市場上主要采用的是藍牙AoA方案,,AoD方案還沒有成熟,。因此,在本報告中,,我們將重點探討藍牙AoA方案,。
藍牙AoA定位基本原理
AoA(Angle of Arrival )定位系統(tǒng)由標簽端(或被定位目標)及定位基站組成,其中定位基站包含由天線陣列及高速定位引擎,。
基于AoA定位的基本原理是標簽發(fā)射無線信號到定位基站,,定位基站中天線陣列在不同時間點收到同一信號源發(fā)出的無線信號,通過分析到達時間差,,借助定位基站中所嵌入的定位算法,,通過運算可以計算出標簽對定位基站的方位角與俯仰角,再配合信號強度估計,,可以精確對目標進行兩維平面定位(兩個以上定位基站可對同一目標進行空間定位),。
藍牙AoA定位產(chǎn)業(yè)鏈上下游分析
藍牙AoA在2019年才正式寫入藍牙5.1標準規(guī)范,,但事實上,藍牙AoA技術(shù)方案在更早的時候已經(jīng)在應用,,早期主要玩家是一家來自芬蘭的企業(yè)Quuppa,,Quuppa基于藍牙4.X的版本實現(xiàn)了AoA的定位方案。
藍牙AoA技術(shù)方案的出現(xiàn)讓國內(nèi)眾多做室內(nèi)定位技術(shù)方案的企業(yè)看到了一種新的高精度定位技術(shù)流派,,所以,,當藍牙AoA標準出來的時候,很多企業(yè)就投入到了其中,。
經(jīng)過幾年的發(fā)展,,目前藍牙AoA定位技術(shù)已經(jīng)形成了一個產(chǎn)業(yè)雛形,我們還是從上,、中,、下三個層面對藍牙AoA產(chǎn)業(yè)進行闡述。
產(chǎn)業(yè)鏈上游
上游主要是芯片企業(yè),,芯片企業(yè)主要是傳統(tǒng)的藍牙芯片廠商,,比如Nordic、Silicon Labs,、Dialog,、TI等國外企業(yè)以及磐啟微、泰陵微等國內(nèi)企業(yè),。
藍牙AoA方案主要有基站跟標簽兩個部分,。因為解算能力主要在基站,基站是藍牙AoA方案主要的突破點,,所以,,一些藍牙芯片廠商為了更好的讓產(chǎn)業(yè)發(fā)展,會配套的研發(fā)藍牙AoA基站,。
產(chǎn)業(yè)鏈中游
產(chǎn)業(yè)鏈中游主要是方案商,。藍牙AoA方案需要安裝基站,跟UWB有些類似,,方案商最核心的就是基于基站的研發(fā),打磨出適合各個應用領域的方案,。
包括Quuppa,、藍色創(chuàng)源、核芯物聯(lián),、杭州中芯微等都屬于這個環(huán)節(jié),,這個環(huán)節(jié)除了技術(shù)研發(fā)之外,還需要進行具體的項目拓展與應用,。
此外,,跟UWB一樣,藍牙AoA未來也會植入手機,因此,,手機與智能硬件廠商也可以理解為方案商,。
產(chǎn)業(yè)鏈下游
產(chǎn)業(yè)鏈下游就是應用,藍牙的應用場景跟UWB比較類似,,從大類來說,,也可以分為B端與C端場景。
B端場景主要有工廠,、公檢法司,、機場/高鐵站/地鐵站、停車場,、商超等場景,。C端的場景也是基于藍牙AoA方案做尋物、尋向等應用,。
藍牙AoA市場應用需求分析
藍牙技術(shù)已經(jīng)商用數(shù)十年,,并且在手機、PC,、平板電腦以及各類智能硬件產(chǎn)品得到廣泛應用與認可,,這也是藍牙AoA定位技術(shù)拓展應用最大的優(yōu)勢。
蘋果的ibeacon方案推出,,曾在業(yè)內(nèi)掀起了一股藍牙定位的熱潮,,時至今日,基于RSSI的藍牙定位技術(shù)依舊有著較為廣泛的應用,。
所以,,藍牙AoA技術(shù)的出現(xiàn),它從理論上來說,,可以對目前的藍牙RSSI方案進行一定程度替代,。
而在新的應用領域,因為藍牙AoA具有更高的精度,,可以釋放新的市場需求,,不過,這些新的市場機會將會面對跟UWB技術(shù)直接的競爭,。
根據(jù)我們的調(diào)研,,發(fā)現(xiàn)藍牙AoA相較于UWB而言,優(yōu)劣勢主要有:藍牙AoA適用領域分析
藍牙AoA的哪些應用場景潛力更大,?更加的標準化,?更容易進行市場的開拓?這些同樣都是行業(yè)人士所關(guān)注的問題,。
從使用目的來看,,藍牙AoA也跟UWB類似,,所以參照前文對UWB的應用需求分析,我們梳理了目前藍牙AoA的適用領域,,結(jié)合市場的潛力,,市場的標準化程度,市場爆發(fā)的時間先后,,將目前主要的應用市場進行了等級劃分,。
一級市場:是最值得期待的市場,它的特點是市場潛力大,,行業(yè)需求度高,,行業(yè)標準化程度高,并且有較大的推動力在推動的市場,,并且目前正在快速增長短期內(nèi)能爆發(fā)的市場
二級市場:是較為值得期待的市場,,相較于一級市場而言,它的特征表現(xiàn)為市場潛力較大,,行業(yè)需求度高,,但是目前階段行業(yè)標準化程度不高導致市場開拓難度增大,或者行業(yè)的推動力稍欠,。
三級市場:它的市場優(yōu)先等級再降低一些,,表現(xiàn)為市場有不錯的潛力,并且需求度也不錯,,但是因為標準化問題,,或者推動力不是很強力,導致行業(yè)發(fā)展速度會降低,。
四級市場:指的是市場容量較小,,并且市場開拓難度較大;或者是雖然有較大的市場容量,,但是需求度不是很迫切,,市場上還有其他的替代方案,導致市場拓展起來比較緩慢,。
我們將目前藍牙AoA市場上主要的應用領域按照這四個等級進行了歸納:
說明:
1 藍牙AoA的一級市場也將會是手機,、PC、平板等平臺型的設備,,因為目前這些設備已經(jīng)都植入了藍牙,,未來市場的拓展不過是產(chǎn)品的迭代。此外,,智能硬件也能放在一級市場,主要也是目前基于藍牙的智能硬件產(chǎn)品出貨量也很龐大,,不像UWB還需要額外的去培養(yǎng)甚至創(chuàng)造市場,,迭代的難度會降低很多,,但是智能硬件產(chǎn)品是否需要定位能力,這個還需要看具體的場景需求,,這個是藍牙AoA智能硬件產(chǎn)品拓展市場最大的難點,。
2 在二級市場中,主要有公檢法司與化工廠這兩類B端的需求,,公檢法司的特點就是墻體多,,并且層高也比較高,比較適用藍牙AoA,,化工廠主要考慮的是對RSSI方案替代的潛力,。
3 三級市場主要有商超、停車場,、展覽館,、博物館、醫(yī)院,、養(yǎng)老院等場景,。藍牙AoA在這類場景中與UWB的競爭最為激烈,B端的客戶最終選擇使用哪種技術(shù)除了技術(shù)本身的特點之外,,往往還會有價格,、安裝難度以及企業(yè)的商務能力等多重因素,所以,,這類場景依然也會有一定的藍牙AoA應用,。
4 四級市場在表里列了樓宇辦公、科研機構(gòu),、體育賽事等領域,,目前這這類市場上也有一些零散的應用,但這類市場本身的特征就很零散,,再加上技術(shù)選擇也多樣,,因此優(yōu)先級會比較低。
藍牙AoA定位市場前景分析
雖然藍牙AoA方案已經(jīng)有幾年的商用,,但目前還處于早期階段,,一方面是行業(yè)的廠商并不多,另外,,藍牙AoA較為高昂的成本也是限制其應用的一個因素,。
在當前階段,藍牙AoA的應用體量還非常小,,目前整個國內(nèi)市場上藍牙AoA基站的年出貨量僅有小幾萬臺的量,,所以,目前的市場體量數(shù)據(jù)意義并不大,。
藍牙AoA更重要的是未來的潛力,,至于具體潛力如何,,我們可以參考藍牙技術(shù)聯(lián)盟與ABI Research發(fā)布的最新版本的《2021藍牙市場最新資訊》里面的數(shù)據(jù)。
在這份報告里面,,將藍牙定位數(shù)據(jù)的量進行了重點的分析,。應該注意的是,在這份報告里面關(guān)于藍牙位置服務的設備主要還是基于藍牙4.X版本,,也綜合考慮了藍牙AoA/AoD的未來增長潛力,。
前文我們也有分析過,藍牙AoA/AoD可以對目前的RSSI方案形成一定的替代,,因此,,這個數(shù)據(jù)對于了解藍牙AoA的未來市場潛力也不錯的參考價值。
藍牙位置服務設備出貨量,,在2020年因為疫情的原因有一定的下滑,,而在2021-2025年這幾年,將保持32%的年復合增長率,,在2025年,,出貨量將會達到4.8億臺。
藍牙定位細分領域分析
在ABI Research的這份報告里面,,將所有的藍牙定位設備 “按用例”與“垂直領域”垂這兩個不同的維度進行了細分,。
其中“按用例”這個維度包括了室內(nèi)導航、興趣點信息,、人員追蹤,、設備追蹤、物料追蹤,、車隊追蹤等,,是一個多選題,室內(nèi)導航是最多的選項,,有79%的應用使用藍牙定位的目的包含了室內(nèi)導航,,其次是興趣點信息,比例也達到了67%,。
在藍牙位置服務的垂直應用領域分布中,,零售和服務是最大的應用領域,占比達到了66%,,其他比較多的應用領域有倉庫和物流,、智能辦公室、醫(yī)療,、制造業(yè)等領域,。
關(guān)于市場的價格
藍牙AoA的方案中,主要的硬件也是基站與標簽。其中基站的技術(shù)門檻以及成本都比較高,,而標簽的要求沒有太高,,如果是采用藍牙5.1標準的芯片,就可以直接用來做定位標簽,,如果是4.X版本的藍牙芯片,則需要方案商在標簽芯片做一定的開發(fā),,讓標簽芯片可以按照AOA協(xié)議包發(fā)數(shù)據(jù),。
目前藍牙AoA的市場出貨量還比較少,尤其是基站的的出貨量更少,,因此目前藍牙AoA的基站價格還比較高,,貴一點的要2000多一臺,便宜點的也要1000多一臺,。不過藍牙AoA基站的價格下降趨勢很明顯,。
在上文也有分析,藍牙AoA方案在基站端需要額外的設計陣列天線,,雖然基站的量少,,但是沒有基站,就無法實現(xiàn)AoA定位功能,,所以,,藍牙芯片廠商有的會配套研發(fā)基站芯片與模塊產(chǎn)品,以便讓市場更快的成熟,。
隨著各個主流藍牙芯片廠商的產(chǎn)品成熟,,藍牙基站的價格還有比較大的降價區(qū)間。
藍牙AoA標簽的價格相較于UWB而言便宜比較多,,市場上一般幾十塊錢的單價,。
目前市場上也在積極研發(fā)AoD方案,AoD方案與藍牙Beacon方案比較類似,,基站的要求只是發(fā)射信號,,解算主要在標簽端。這個方案可以讓藍牙AoA的布網(wǎng)成本跟目前的藍牙Beacon方案的成本差不多,,不過對標簽有了更高的要求,。