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蓝牙信标会成为未来室内定位技术的主流吗?

来源:甚至蓝奥声科技有限公司

过去三十年间,以GPS为代表的全球卫星导航系统重塑了人类生活,而随着智能手机及其他无线设备的普及,室内定位技术在我们日常生活中扮演着越来越重要的角色,直接引爆了对室内位置数据的市场需求。

目前,商用室内定位技术一般可以分为四类,以计算机视觉技术为基础的室内定位系统、以无线通讯技术为基础的室内定位系统、以LED可见光技术为基础的室内定位系统和以地磁匹配为基础的室内定位技术。后两种技术非常新,目前还没有大规模应用的案例,计算机视觉技术随着人工智能技术的飞速发展,需要预先在场馆内安装大量高清摄像头,工程造价较高。

无线电波通讯技术常见的是Wi-Fi、蓝牙低功耗、RFID、UWB、Zigbee都属于这类。这些技术在不同的室内场景都有成功的案例,具体选择那种技术取决于某种技术本身的定位精度,同时,要综合考虑环境、施工、部署、推广等等因素。

比如RFID,定位距离近标识的体积比较小,造价比较低,广泛应用于门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理;红外线和超声波技术在机器人定位上有广泛的应用,同样应用领域较小,但很有前景的是UWB超广波技术,具有更好的性能,更高精度,更适用于室内定位,但是成本比较昂贵,网络部署复杂,仅用于少数要求较高的特殊工业场景。

目前,应用较广的是WiFi、ZigBee和低功耗蓝牙,在国内ZigBee的应用很少,主流的还是WiFi和蓝牙,有时候是两种技术或是多种技术的融合定位,之所以会采用融合技术是因为室内环境布局复杂多变,障碍物很多,包括家具、房间和行人等。同时室内环境干扰源多,灯光、温度、声音等干扰源都会对定位造成一定影响。

WiFi的优点是可以利用室内已经部署的Wi-Fi路由设备,无需额外部署,缺点是定位精度只能达到2米左右,适用于对人或者车的定位导航,可以于医疗机构、主题公园、工厂、商场等各种需要定位导航的场合。

蓝牙跟WiFi的区别不是太大,精度会比WiFi稍微高一点。优点是蓝牙低功耗设备功耗较低,无需额外供电,仅依靠纽扣电池即可。一般的智能手机也都拥有蓝牙扫描的能力。其缺点是要达到1-2米的定位精度需要在室内部署大量的beacon设备。

通常,人们认为Beacon特指蓝牙Beacon,再特别一点,是低功耗蓝牙(BLE)Beacon。蓝牙Beacon是一个蓝牙设备,周期性地广播一个ID,如果其它设备通过蓝牙扫描到这个ID,就表示发现了这个蓝牙Beacon。发现一个Beacon,接下来会发生什么事,就是应用决定的了,这里面可以有很多发挥的空间,比如推送一条广告,展示一张图片,等等。

iBeacon是苹果在2013年WWDC上推出一项基于蓝牙4.0(Bluetooth LE | BLE | Bluetooth Smart)的精准微定位技术,当你的手持设备靠近一个Beacon基站时,设备就能够感应到Beacon信号,范围可以从几毫米到50米。低功耗蓝牙与传统的蓝牙相比最大的优势是功耗降低90%,同时传输距离增大(理想状况下超过100米)、安全和稳定性提高(支持AES加密和CRC验证)。

Beacon的爆发期大概在2015年左右,微信、天猫等业务都推出了相应的应用,比如微信摇一摇,今年阿里在最新的顶刊NSDI2021上发表了一篇论文,应用在外卖场景,通过Beacon观测骑手到店和离店行为。阿里的成功应用以及顶刊的背书,似乎让人又看到了更广泛应用的曙光。

从商业解决方案来说,现在市面上的蓝牙定位方案大致可以分为三种,分别是自动式蓝牙定位方案,被迫式蓝牙定位方案,以及主被迫一体化室内定位方案。

自动式蓝牙定位方案是经过手持设备(手机、平板等)扫描iBeacon基站,进行定位的方法。采用高性能蓝牙定位算法,支撑多种移动终端室内高精度定位导航,具有实时定位、途径规划、反向寻车等功能,可集成到微信大众号、小程序、APP之中。此蓝牙定位体系偏重于室内途径规划和导航应用,可广泛应用于医院、停车场、旅行景区、办公大楼、展览馆、博物馆、火车站、游乐场、商超等场所。

被迫式蓝牙定位方案依托于定位算法、蓝牙网关和蓝牙定位标签(胸卡、手环、标签等),网关接收到蓝牙设备发出的信息后经过服务器的运算后,在展现渠道实时了解人员和物品定位的一种定位方法。此定位体系多用于后台定位监控前台人或物的运用,广泛应用于工厂财物定位、单位访客办理、养老院等场景。

蓝奥声之所以如此推崇蓝牙定位技术,不仅是能和手机直连,而且未来应用蓝牙技术的设备和领域会越来越多。

从2013到2018年,蓝牙技能在智能家居的复合增长率高达232%,也就是说从5年时刻蓝牙在智能家居领域的出货会增长30倍以上!估量至2024年,蓝牙音频传输设备年出货量将抵达15亿,较2019年添加40%。

这样的好处更多的技术将融入到蓝牙之中,比如蓝牙定位芯片将和传感器进行深度融合,法国的Insight SIP就将蓝牙和加速度计陀螺仪等传感器封装在一起的模块。在轿车方面,无钥匙开锁体系、轮胎压力监测和情况警报等解决方案,成为近期在轿车领域的抢手的应用,估量未来每辆轿车中将加装4至6个蓝牙传感器。蓝牙设备的增多另外也解决了蓝牙不能穿墙的问题,蓝牙器件与各类传感技能结合,经过网格技能组成一个巨大的网络,更方便蓝牙定位。

在定位技术上,蓝牙联盟将蓝牙AoA/AoD技术写入了最新的蓝牙5.1标准,使得蓝牙的定位精度也将达到亚米级,由此业界对蓝牙AoA/AoD技术充满了期待。

另外,蓝牙+WiFi的组合让定位范围和精度双提升,Wifi能够完成更大的掩盖面积(现论标准,蓝牙10米,Wifi可达100米),但蓝牙能够与它互补。wifi完成的是区域性定位,ibeacon完成的是精密定位。如果室内的蓝牙设备分布得够密,那么,在断网的情况下蓝牙依旧可以通过mesh网络组网,形成智能联动群控。

关于蓝牙定位在园区的商业案例:可以对园区进出人员采用目前最先进的蓝牙+iBeacon物联网无线技术,结合智能卡、传感器及嵌入式系统技术,设计开发的一套软硬件结合的实用系统。

通过为每个入住人员佩戴电子标签作为入住人员的身份识别卡,每个标签都在管理系统中记录了入住人员的基本信息,便于随时定位查看,方便对企业运行的智能化管理,也能够很好的解决了自动化识别人员的进出,安保人员与被看护的入住人员所处位置的区域性定位管理,跌倒/紧急医疗求助报警等功能需求。大幅度的提升了对于入住人员安全管理水平,实现了对所有入住人员以及工作人员 访客的可视化、智能化管理需要。室内定位系统还安装温湿度传感器,采集各个房间的温湿度情况,确保入住人员入住环境处于最适宜的状态。

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