《電子技術(shù)應(yīng)用》
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深度分析藍(lán)牙AoA市場,它該如何與UWB差異化競爭,?

2021-11-25
來源:物聯(lián)傳媒
關(guān)鍵詞: 藍(lán)牙AoA UWB

藍(lán)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(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(英文簡稱:SIG)。此后,,藍(lán)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(lán)牙技術(shù)也一步步更加的成熟與完善,。

藍(lán)牙AoA定位產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程與概況

藍(lán)牙作為定位技術(shù)使用并不陌生,早在藍(lán)牙4.0版本,,就已經(jīng)支持了定位功能,,不過在藍(lán)牙4.X版本中,定位原理是基于信號強(qiáng)度(RSSI),,并且需要提前采集指紋庫才能實現(xiàn),。

由于藍(lán)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(fù)雜,,導(dǎo)致藍(lán)牙RSSI定位技術(shù)在實際應(yīng)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(lán)牙室內(nèi)定位產(chǎn)業(yè)火了一把,,雖然回頭來看,藍(lán)牙室內(nèi)定位產(chǎn)業(yè)并沒有達(dá)到預(yù)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(wù)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(lán)牙技術(shù)的演進(jìn)也是一個主要的技術(shù)方向。

2019年初,藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟正式發(fā)布了藍(lán)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(lán)牙技術(shù)的定位精度提升到了亞米級,釋放了更多的應(yīng)用場景,。

根據(jù)定位終端上行與下行模式的不同,,藍(lán)牙高精度定位可以分為兩種技術(shù)原理,分別是:到達(dá)角度法(AoA)和出發(fā)角度法(AoD),。

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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(dāng)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(jìn)而計算出信號的方向。

AoD則正好相反,,由具備陣列天線的設(shè)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(jìn)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(fù)雜

AoD

定位基站,,天線陣列,,處理簡單

定位終端、IQ采樣,,處理復(fù)雜

來源:《藍(lán)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(lán)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(lán)牙AoA方案。

藍(lán)牙AoA定位基本原理

AoA(Angle of Arrival )定位系統(tǒng)由標(biāo)簽端(或被定位目標(biāo))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(biāo)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(dá)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(biāo)簽對定位基站的方位角與俯仰角,,再配合信號強(qiáng)度估計,,可以精確對目標(biāo)進(jìn)行兩維平面定位(兩個以上定位基站可對同一目標(biāo)進(jìn)行空間定位),。

藍(lán)牙AoA定位產(chǎn)業(yè)鏈上下游分析

藍(lán)牙AoA在2019年才正式寫入藍(lán)牙5.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,但事實上,,藍(lán)牙AoA技術(shù)方案在更早的時候已經(jīng)在應(yīng)用,,早期主要玩家是一家來自芬蘭的企業(yè)Quuppa,Quuppa基于藍(lán)牙4.X的版本實現(xiàn)了AoA的定位方案,。

藍(lán)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(dāng)藍(lán)牙AoA標(biāo)準(zhǔn)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(lán)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(lán)牙AoA產(chǎn)業(yè)進(jìn)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(lán)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(lán)牙AoA方案主要有基站跟標(biāo)簽兩個部分,。因為解算能力主要在基站,,基站是藍(lán)牙AoA方案主要的突破點,所以,,一些藍(lán)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(lán)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(lán)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(yīng)用領(lǐng)域的方案,。

包括Quuppa、藍(lán)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(jìn)行具體的項目拓展與應(yīng)用,。

此外,,跟UWB一樣,藍(lán)牙AoA未來也會植入手機(jī),,因此,,手機(jī)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(yīng)用,,藍(lán)牙的應(yīng)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(jī)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(lán)牙AoA方案做尋物,、尋向等應(yīng)用,。

藍(lán)牙AoA市場應(yīng)用需求分析

藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)商用數(shù)十年,并且在手機(jī),、PC,、平板電腦以及各類智能硬件產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用與認(rèn)可,這也是藍(lán)牙AoA定位技術(shù)拓展應(yīng)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(lán)牙定位的熱潮,時至今日,,基于RSSI的藍(lán)牙定位技術(shù)依舊有著較為廣泛的應(yīng)用,。

所以,藍(lán)牙AoA技術(shù)的出現(xiàn),,它從理論上來說,,可以對目前的藍(lán)牙RSSI方案進(jìn)行一定程度替代。

而在新的應(yīng)用領(lǐng)域,,因為藍(lán)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(jī)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(lán)牙AoA相較于UWB而言,,優(yōu)劣勢主要有:藍(lán)牙AoA適用領(lǐng)域分析

藍(lán)牙AoA的哪些應(yīng)用場景潛力更大,?更加的標(biāo)準(zhǔn)化?更容易進(jìn)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(lán)牙AoA也跟UWB類似,所以參照前文對UWB的應(yīng)用需求分析,,我們梳理了目前藍(lán)牙AoA的適用領(lǐng)域,,結(jié)合市場的潛力,市場的標(biāo)準(zhǔn)化程度,,市場爆發(fā)的時間先后,,將目前主要的應(yīng)用市場進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化程度不高導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)化問題,,或者推動力不是很強(qiáng)力,,導(dǎo)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(dǎo)致市場拓展起來比較緩慢。

我們將目前藍(lán)牙AoA市場上主要的應(yīng)用領(lǐng)域按照這四個等級進(jìn)行了歸納:

說明:

1 藍(lán)牙AoA的一級市場也將會是手機(jī),、PC,、平板等平臺型的設(shè)備,因為目前這些設(shè)備已經(jīng)都植入了藍(lán)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(lán)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(lán)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(lán)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(lán)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(wù)能力等多重因素,,所以,,這類場景依然也會有一定的藍(lán)牙AoA應(yīng)用。

4 四級市場在表里列了樓宇辦公,、科研機(jī)構(gòu),、體育賽事等領(lǐng)域,目前這這類市場上也有一些零散的應(yīng)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(lán)牙AoA定位市場前景分析

雖然藍(lán)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(lán)牙AoA較為高昂的成本也是限制其應(yīng)用的一個因素。

在當(dāng)前階段,,藍(lán)牙AoA的應(yīng)用體量還非常小,,目前整個國內(nèi)市場上藍(lán)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(lán)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(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟與ABI Research發(fā)布的最新版本的《2021藍(lán)牙市場最新資訊》里面的數(shù)據(jù),。

在這份報告里面,,將藍(lán)牙定位數(shù)據(jù)的量進(jìn)行了重點的分析。應(yīng)該注意的是,,在這份報告里面關(guān)于藍(lán)牙位置服務(wù)的設(shè)備主要還是基于藍(lán)牙4.X版本,,也綜合考慮了藍(lán)牙AoA/AoD的未來增長潛力。

前文我們也有分析過,,藍(lán)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(lán)牙AoA的未來市場潛力也不錯的參考價值,。

藍(lán)牙位置服務(wù)設(shè)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(fù)合增長率,,在2025年,出貨量將會達(dá)到4.8億臺,。

藍(lán)牙定位細(xì)分領(lǐng)域分析

在ABI Research的這份報告里面,,將所有的藍(lán)牙定位設(shè)備 “按用例”與“垂直領(lǐng)域”垂這兩個不同的維度進(jìn)行了細(xì)分。

其中“按用例”這個維度包括了室內(nèi)導(dǎo)航,、興趣點信息,、人員追蹤、設(shè)備追蹤,、物料追蹤,、車隊追蹤等,,是一個多選題,,室內(nèi)導(dǎo)航是最多的選項,有79%的應(yīng)用使用藍(lán)牙定位的目的包含了室內(nèi)導(dǎo)航,,其次是興趣點信息,,比例也達(dá)到了67%。

在藍(lán)牙位置服務(wù)的垂直應(yīng)用領(lǐng)域分布中,,零售和服務(wù)是最大的應(yīng)用領(lǐng)域,,占比達(dá)到了66%,其他比較多的應(yīng)用領(lǐng)域有倉庫和物流,、智能辦公室,、醫(yī)療、制造業(yè)等領(lǐng)域,。

關(guān)于市場的價格

藍(lán)牙AoA的方案中,,主要的硬件也是基站與標(biāo)簽,。其中基站的技術(shù)門檻以及成本都比較高,而標(biāo)簽的要求沒有太高,,如果是采用藍(lán)牙5.1標(biāo)準(zhǔn)的芯片,,就可以直接用來做定位標(biāo)簽,如果是4.X版本的藍(lán)牙芯片,,則需要方案商在標(biāo)簽芯片做一定的開發(fā),,讓標(biāo)簽芯片可以按照AOA協(xié)議包發(fā)數(shù)據(jù)。

目前藍(lán)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(lán)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(lán)牙AoA基站的價格下降趨勢很明顯。

在上文也有分析,,藍(lán)牙AoA方案在基站端需要額外的設(shè)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(lán)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(lán)牙芯片廠商的產(chǎn)品成熟,藍(lán)牙基站的價格還有比較大的降價區(qū)間,。

藍(lán)牙AoA標(biāo)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(lán)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(biāo)簽端,。這個方案可以讓藍(lán)牙AoA的布網(wǎng)成本跟目前的藍(lán)牙Beacon方案的成本差不多,,不過對標(biāo)簽有了更高的要求。




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