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深度分析藍牙AoA市場,它該如何與UWB差異化競爭?

2021-11-25
來源:物聯傳媒
關鍵詞: 藍牙AoA UWB

藍牙技術有很長的發展歷史,1995年,愛立信、諾基亞、東芝、IBM、英特爾等大企業共同發起開發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定位產業發展歷程與概況

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。

由于藍牙使用的是2.4G免費頻段,信號干擾多,并且項目環境也比較復雜,導致藍牙RSSI定位技術在實際應用中的精度,以及穩定性等方面表現一般。

不過,在七八年前,蘋果基于iphone發布的iBeacon方案,讓藍牙室內定位產業火了一把,雖然回頭來看,藍牙室內定位產業并沒有達到預想中的規模與速度,但是經過多年的培育與摸索,行業內形成了較為成熟商業模式,也躺過了一些坑,并且催生了一批以室內定位為核心業務的玩家。

基于早期玩家的經驗,室內定位行業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,藍牙技術聯盟正式發布了藍牙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)和出發角度法(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發射端與接收端的對比

發射端

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定位產業鏈上下游分析

藍牙AoA在2019年才正式寫入藍牙5.1標準規范,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Quuppa,Quuppa基于藍牙4.X的版本實現了AoA的定位方案。

藍牙AoA技術方案的出現讓國內眾多做室內定位技術方案的企業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,很多企業就投入到了其中。

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

產業鏈上游

上游主要是芯片企業,芯片企業主要是傳統的藍牙芯片廠商,比如Nordic、Silicon Labs、Dialog、TI等國外企業以及磐啟微、泰陵微等國內企業。

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發展,會配套的研發藍牙AoA基站。

產業鏈中游

產業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,打磨出適合各個應用領域的方案。

包括Quuppa、藍色創源、核芯物聯、杭州中芯微等都屬于這個環節,這個環節除了技術研發之外,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。

產業鏈下游

產業鏈下游就是應用,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勢。

蘋果的ibeacon方案推出,曾在業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,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,發現藍牙AoA相較于UWB而言,優劣勢主要有: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,行業需求度高,行業標準化程度高,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,它的特征表現為市場潛力較大,行業需求度高,但是目前階段行業標準化程度不高導致市場開拓難度增大,或者行業的推動力稍欠。

三級市場:它的市場優先等級再降低一些,表現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,導致行業發展速度會降低。

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甚至創造市場,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、醫院、養老院等場景。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盟與ABI Research發布的最新版本的《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。

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%。

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、醫療、制造業等領域。

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,讓標簽芯片可以按照AOA協議包發數據。

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AoA定位功能,所以,藍牙芯片廠商有的會配套研發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AoD方案,AoD方案與藍牙Beacon方案比較類似,基站的要求只是發射信號,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。




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