作者

Magnus Johansson

u-blox短距離無線電產(chǎn)品戰(zhàn)略高級產(chǎn)品經(jīng)理

室內(nèi)定位市場正在經(jīng)歷大幅增長，其應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋物流、制造和醫(yī)療保健等行業(yè)。在部署室內(nèi)定位系統(tǒng)時(shí)，必須考慮精度要求、成本、功耗、系統(tǒng)集成度和可擴(kuò)展性等因素。

本文探討了目前用于室內(nèi)定位的各種實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(RTLS) 技術(shù)，每種技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性。文章介紹了藍(lán)牙低功耗(LE) 5.1和u-blox的u-locate解決方案，該方案利用新標(biāo)準(zhǔn)的測向功能來提高精度。

室內(nèi)定位市場

室內(nèi)定位系統(tǒng)在物流和倉儲領(lǐng)域中有許多應(yīng)用。它們在內(nèi)部物流中發(fā)揮著重要作用，可用于跟蹤工具和車輛、簡化操作和提高效率。資產(chǎn)跟蹤和庫存管理也是關(guān)鍵應(yīng)用，使倉庫能夠保持貨物和設(shè)備的準(zhǔn)確記錄，從而優(yōu)化供應(yīng)鏈。人員管理是室內(nèi)定位技術(shù)的另一個(gè)重要領(lǐng)域，因?yàn)樗兄诒O(jiān)控工作人員的行動(dòng)并有效協(xié)調(diào)任務(wù)。

在制造業(yè)中，室內(nèi)定位技術(shù)被用于物料跟蹤，確保在生產(chǎn)過程中隨時(shí)隨地都能找到零部件。通過監(jiān)控工人和機(jī)器的位置，室內(nèi)定位技術(shù)還在維護(hù)區(qū)域安全方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，以防止事故發(fā)生。此外，工具跟蹤對提高運(yùn)營效率也至關(guān)重要，而生產(chǎn)空間內(nèi)的車隊(duì)管理則可確保車輛得到最佳使用，減少閑置時(shí)間，提高生產(chǎn)率。

室內(nèi)定位系統(tǒng)也使醫(yī)療保健行業(yè)受益匪淺。設(shè)備追蹤可以提高資產(chǎn)利用率，減少尋找醫(yī)療設(shè)備的時(shí)間。病人跟蹤系統(tǒng)通過監(jiān)控病人在設(shè)施內(nèi)的位置，加強(qiáng)了對病人的護(hù)理。通過室內(nèi)定位，工作人員的管理和安全也得到了改善，確保醫(yī)務(wù)人員在最需要的地方。此外，還可以通過跟蹤工作人員的行動(dòng)來監(jiān)控衛(wèi)生合規(guī)性，確保遵守適當(dāng)?shù)男l(wèi)生協(xié)議，這在醫(yī)療環(huán)境中至關(guān)重要。

根據(jù)ABI Research的2023年第一季度報(bào)告，室內(nèi)定位實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（RTLS）的市場前景十分廣闊，如圖 1 所示。報(bào)告預(yù)測，在2021年至2030年期間，硬件的復(fù)合年增長率（CAGR）為23.6%，服務(wù)的復(fù)合年增長率（CAGR）為28.6%，涵蓋所有垂直行業(yè)。預(yù)計(jì)制造業(yè)的增長最為顯著，硬件和服務(wù)的復(fù)合年增長率將分別達(dá)到32.6%和35.7%，這表明該領(lǐng)域在采用RTLS技術(shù)方面呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的上升趨勢。

圖 1：基于RTLS的室內(nèi)定位硬件和服務(wù)總收入[資料來源：u-blox根據(jù)ABI Research報(bào)告整理]

定位考慮因素和可選方案

評估幾個(gè)關(guān)鍵因素以確保其滿足您的特定要求，這一點(diǎn)在實(shí)施室內(nèi)定位系統(tǒng)時(shí)至關(guān)重要。系統(tǒng)的精準(zhǔn)度至關(guān)重要；您必須確定是否需要精確的定位資產(chǎn)位置，還是只需確定大致區(qū)域即可。此外，建立基礎(chǔ)設(shè)施的財(cái)務(wù)影響、系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的能效以及與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性都是重要的考慮因素。同樣重要的是要考慮資產(chǎn)標(biāo)簽的電池壽命，以及室內(nèi)定位系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行壽命期間的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。

當(dāng)今市場上有多種室內(nèi)定位技術(shù)，每種技術(shù)都有明顯的優(yōu)缺點(diǎn)。基于Wi-Fi的系統(tǒng)利用接收信號強(qiáng)度指示器（RSSI）（即指紋識別）來估算與接入點(diǎn)或路由器的距離，可與當(dāng)前的基礎(chǔ)設(shè)施無縫集成并提供廣泛的覆蓋范圍。不過，它們往往需要更高的功率，而且定位精度有限，通常在5-10米左右。

相比之下，采用RSSI的藍(lán)牙LE系統(tǒng)更具成本效益和能效，但其精度通常限制在5米左右。

對于需要更高精度的用戶，超聲波或飛行時(shí)間（ToF）技術(shù)可以提供很高的定位精度。盡管如此，這些技術(shù)的安裝成本較高，而且對障礙物敏感，難以穿透墻壁或其他堅(jiān)固結(jié)構(gòu)。

超寬帶(UWB) 定位技術(shù)因其超高的精準(zhǔn)度而脫穎而出，能夠?qū)①Y產(chǎn)定位在10厘米以內(nèi)，但其較高的設(shè)備成本和較大的功耗可能會讓人望而卻步。

互操作性是系統(tǒng)集成商的一個(gè)重要考慮因素，因?yàn)槭覂?nèi)定位市場非常分散，每個(gè)供應(yīng)商都有自己專有的應(yīng)用編程接口（API）和數(shù)據(jù)格式。因此，主要的集成挑戰(zhàn)涉及與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性和基礎(chǔ)設(shè)施的可擴(kuò)展性。omlox 是一個(gè)新興的標(biāo)準(zhǔn)，它統(tǒng)一了這一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了靈活和適應(yīng)性強(qiáng)的解決方案。其標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用程序接口（API）便于集成，使安裝能夠在不同的技術(shù)中運(yùn)行，并簡化了整個(gè)集成過程。

在精度、能耗和成本之間找到平衡

藍(lán)牙LE 5.1技術(shù)使您能夠在精度、成本和功耗之間取得最佳平衡。藍(lán)牙LE 5.1標(biāo)準(zhǔn)使用與藍(lán)牙LE RSSI相同的芯片組系列（RSSI依賴于信號強(qiáng)度），增加了尋向功能，使您能夠確定移動(dòng)標(biāo)簽與固定錨點(diǎn)之間的信號傳播方向。

在到達(dá)角（AoA）的情況下，錨點(diǎn)會推導(dǎo)出標(biāo)簽傳輸?shù)膫魅胄盘柕姆较?。另一方面，在離去角（AoD）情況下，標(biāo)簽會計(jì)算信號從錨點(diǎn)發(fā)出的角度。

雖然AoD為室內(nèi)導(dǎo)航解決方案提供了優(yōu)勢，但如果不需要穩(wěn)定的10厘米精度，而是希望使用電池壽命長的低成本標(biāo)簽獲得低于1米的精度，藍(lán)牙LE AoA則更適合用于室內(nèi)定位系統(tǒng)（圖 2）。

圖 2：基于RTLS的室內(nèi)定位系統(tǒng)的典型測量精度比較[來源：u-blox]

然而，部署基于藍(lán)牙的室內(nèi)定位系統(tǒng)的系統(tǒng)集成商需要一個(gè)簡單的安裝過程和支持工具，這樣才能最大限度地降低安裝成本。簡化集成流程可降低開發(fā)成本，使您在贏得商機(jī)的同時(shí)保持合理的利潤率。

u-blox u-locate介紹

u-blox u-locate解決方案采用靈活的模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)各種應(yīng)用的具體要求進(jìn)行定制。該系統(tǒng)由幾個(gè)關(guān)鍵組件組成：作為定位中間件的u-locateHub；作為核心定位引擎的u-locateEngine；作為參考點(diǎn)的u-locateAnchor 點(diǎn)；以及用于資產(chǎn)跟蹤的u-locateTags（圖 3）。

圖 3：u-blox u-locate的應(yīng)用部署方式[來源：u-blox]

此外，u-blox還提供用戶友好型移動(dòng)應(yīng)用程序，可直接進(jìn)行配置，并配有全面的管理支持工具。它還提供可自動(dòng)識別方向的錨點(diǎn)，簡化了安裝過程，大大縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。

此外，我們的u-locate解決方案與開放式定位標(biāo)準(zhǔn)omlox兼容，增強(qiáng)了互操作性，可與其他符合omlox標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和系統(tǒng)集成。對omlox標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用程序接口的支持確保我們的客戶能夠從統(tǒng)一、簡化的室內(nèi)定位體驗(yàn)中獲益。

最后，u-locate可隨著安裝系統(tǒng)的增長而擴(kuò)展，確保能夠適應(yīng)不斷增長的需求。通過空中下載（OTA）軟件更新，可無縫訪問最新功能和改進(jìn)，為系統(tǒng)提供了一定程度的前瞻性。

結(jié)論

通過u-locate，u-blox充分利用其在無線連接和定位技術(shù)方面的深厚專業(yè)知識，滿足對高性能定位系統(tǒng)日益增長的需求，通過優(yōu)化庫存管理、物料流和人流，降低運(yùn)營成本，最大限度地實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

u-blox致力于支持系統(tǒng)集成商，提供廣泛的技術(shù)支持和詳盡的文檔資料。

通道探測是即將推出的藍(lán)牙LE功能，可計(jì)算與物體的距離。采用該功能后，定位引擎將能利用角度和距離進(jìn)行更優(yōu)化的定位，從而進(jìn)一步提高定位精度，使10厘米至30厘米的測距精度目標(biāo)指日可待。

/關(guān)于u-blox公司/

瑞士u-blox公司（SIX:UBXN）專注于為客戶提供豐富的芯片和模塊產(chǎn)品以及全面的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，賦能客戶以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位與萬物互聯(lián)。我們憑借業(yè)界領(lǐng)先的解決方案持續(xù)推動(dòng)未來汽車與物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的創(chuàng)新升級。u-blox公司總部設(shè)于瑞士蘇黎世塔爾維爾，目前全球員工約1,400名，可為客戶量身打造出兼具精準(zhǔn)、智能和可持續(xù)性的解決方案。