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深度分析藍牙AoA市場,它如何與UWB差異化競爭?

2021-11-25 09:31 物聯(lián)傳媒
關鍵詞:藍牙AoAUWB

導讀:藍牙技術有很長的發(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,將它命名為“Bluetooth”,并成了藍牙技術聯(lián)盟(英文簡稱:SIG)。

藍牙技術有很長的發(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,將它命名為“Bluetooth”,并成了藍牙技術聯(lián)盟(英文簡稱:SIG)。此后,藍牙技術經歷了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,藍牙技術也一步步更加的成熟與完善。

藍牙AoA定位產業(yè)發(fā)展歷程與概況

藍牙作為定位技術使用并不陌生,早在藍牙4.0版本,就已經支持了定位功能,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,讓藍牙室內定位產業(yè)火了一把,雖然回頭來看,藍牙室內定位產業(yè)并沒有達到預想中的規(guī)模與速度,但是經過多年的培育與摸索,行業(yè)內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定位為核心業(yè)務的玩家。

基于早期玩家的經驗,室內定位行業(yè)需要精度與性能更高的技術成為了迫切的需求,除了UWB之外,藍牙技術的演進也是一個主要的技術方向。

2019年初,藍牙技術聯(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,并將藍牙技術的定位精度提升到了亞米級,釋放了更多的應用場景。

根據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原理,分別是:到達角度法(AoA)出發(fā)角度法(AoD)。

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AoA與AoD技術示意圖

AoA是利用單一天線發(fā)射尋向信號,而接收終端內置天線陣列,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)。如下圖所示:

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藍牙AoA定位產業(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技術方案在更早的時候已經在應用,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技術方案的出現(xiàn)讓國內眾多做室內定位技術方案的企業(yè)看到了一種新的高精度定位技術流派,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。

經過幾年的發(fā)展,目前藍牙AoA定位技術已經形成了一個產業(yè)雛形,我們還是從上、中、下三個層面對藍牙AoA產業(yè)進行闡述。

產業(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業(yè)發(fā)展,會配套的研發(fā)藍牙AoA基站。

產業(yè)鏈中游

產業(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。

產業(yè)鏈下游

產業(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。

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藍牙AoA產業(yè)圖譜

藍牙AoA市場應用需求分析

藍牙技術已經商用數十年,并且在手機、PC、平板電腦以及各類智能硬件產品得到廣泛應用與認可,這也是藍牙AoA定位技術拓展應用最大的優(yōu)勢。

蘋果的ibeacon方案推出,曾在業(yè)內掀起了一股藍牙定位的熱潮,時至今日,基于RSSI的藍牙定位技術依舊有著較為廣泛的應用。

所以,藍牙AoA技術的出現(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技術直接的競爭。

根據我們的調研,發(fā)現(xiàn)藍牙AoA相較于UWB而言,優(yōu)劣勢主要有:

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藍牙AoA與UWB的優(yōu)劣勢對比

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:

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藍牙AoA應用領域等級劃分

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都植入了藍牙,未來市場的拓展不過是產品的迭代。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除了技術本身的特點之外,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、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,目前的市場體量數據意義并不大。

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》里面的數據。

在這份報告里面,將藍牙定位數據的量進行了重點的分析。應該注意的是,在這份報告里面關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,這個數據對于了解藍牙AoA的未來市場潛力也不錯的參考價值。

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藍牙位置服務設備整體出貨量

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導航,其次是興趣點信息,比例也達到了67%。

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藍牙位置服務總部署分布-按用例

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。

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藍牙位置服務總部署分布-垂直領域

關于市場的價格

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)數據。

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。