原创 UWB-AoA会是打破高价困境的一把利剑吗?

2021-11-30 17:19 4734 3 3 分类: 智能硬件

UWB技术很好,但是UWB产品很贵。


这是业界人士对于UWB技术的一个初步印象。


作为一项最近两年大火的定位技术,UWB被“镁光灯”聚焦乃至放大,它的优点会被更多人的记住,同样,它的缺点也一样会被人了解。


UWB的精度能够达到厘米级(较为理想的部署环境),这是其他无线定位技术所无法企及的精度,但它高昂的价格一直是限制其大规模应用的最大障碍。


那有没有可能让UWB产品的价格降低到大众都能接受的水平?答案是肯定的,这也是目前很多企业正在努力突破的方向。


UWB产品为什么会卖得这么贵?


一个产品在市场上售价多少,首先要看成本。


第一个层面是BOM(物料)成本,这个成本是一个显性的成本,也是大家很容易看得到的成本,而UWB产品的BOM成本是多少呢,以基站为例,目前市场上的UWB基站售价在2000-3000元之间,部分特殊应用场景中的基站卖得更贵,但它的BOM成本一般只要几百块,从这个角度来说,UWB基站产品是有降价空间的潜力,但事情远没有这么简单。


第二个层面就是要考虑它的隐性成本。UWB的隐性成本在哪里?包括它的研发投入,包括它的验证周期包括它的销售成本,还有最重要的一个点——就是它的部署安装与维护成本


目前市场上主流的UWB方案采用的是TOF或者TDOA方案,在实际部署中,多径与遮挡是限制方案性能最突出的问题,并且TDOA采用三边定位,至少需要3台基站构成一个定位单元,现场部署的时候需要考虑三角形如何部署等因素,所以,基站在哪个位置部署才能让方案有更好的精度以降低成本,这很考验项目经理的经验。


所以,在大多数的项目中,需要方案商提供专门的人力来现场指导部署以及后续的维护,这增加了大量的成本


TOF示意图

TDOA示意图


除了看成本之外,还需要考虑规模因素


一般一个产品的量越大,它的边际成本就越低,它就可以卖得更低。而要实现这个目标,需要有两个前提,一个是产品需要很高的标准化,各个厂商都按照同样的标准生产产品;另外一个就是需求的差异性要很小


但很明显,目前的UWB市场并不具备这个条件。


在B端市场,需求的定制化很严重,产品也很难互通互联。并且B端市场的增量也无法达到指数级爆发式的增长,根据我们在《中国UWB与蓝牙AoA市场调研报告(2021版)》最新的数据显示,在当前的市场环境下,UWB的芯片pcs每年的增量大约100-200W的范围。这样的体量根本无法支撑大规模的降价。



即便在C端市场,除了在手机市场,有一个看得见的大体量市场之外,其它市场短期内也很难有爆发点。


这些原因导致了UWB产品卖得贵,因为不卖这个价格,企业就没法生存。


UWB-AoA方案能否成为降价的杀手锏?


探讨了UWB产品为什么要卖这么贵,我们就可以分析如何去降低成本。


这里,我们直接给出一个答案,那就是——UWB-AoA方案


前面我们介绍了目前企业级市场上,UWB定位方案主要采用的是TOF与TDOA,而AoA则是与蓝牙绑定的更密切,事实上,UWB同样可以采用AoA模式进行定位。


在目前很多的消费级领域,比如说苹果的Airtag、NXP演示的汽车钥匙方案、小米的“一指连”方案等,就是采用的AoA定位模式。


因为这样的AoA方案采用点对点连接,不需要在环境中提供定位网络基础设施(即不需要布设基站),好处是方案简单并且价格低,不好的点就是工作距离短,并且精度不够好。


而在企业级市场上,UWB-AoA方案同样可以有很大的应用前景。


  • UWB-AoA技术特点如何?


与蓝牙AoA相比,UWB-AoA具有更高的定位精度,以及更大的覆盖面积。


蓝牙AoA基站会有一个天线的覆盖面积限制,一般俯仰角在45°-60°之间,超过这个角度之后,精度的误差就比较大,所以蓝牙AoA基站的部署密度跟层高息息相关,一般需要1-2倍的层高部署一个基站,如果是层高比较小的环境中,基站的密度就很大。



而 UWB-AOA 可以通过 TOF 精确测距,定位原理是先测方向,再沿着该方向到相应的 TOF 距离再求投影位置。误差能小很多,而且不随俯仰角范围变化。在实际设计中,方案商的 UWB-AOA 基站配合良好的天线设计可以实现 90°,完全平面半球的俯仰角。


当然,AoA方案的特性是距离越远精度越低,这点是无法改变的,所以UWB-AoA方案同样是有一个距离限制,比如说全迹科技的UWB-AoA定位基站的覆盖半径大约在20米左右,可以维持1米以内的精度。


与传统的“TOF”或者“TDOA”相比,UWB-AoA方案的特点同样是单基站工作,基站需求量小,并且部署简单,可以降低成本。



  • 为什么UWB-AoA方案能够降低成本


UWB-AoA对于成本的优化主要体现在2个方面:


第一,是基站部署的密度大为降低,这点无论是对标蓝牙AoA还是其他的UWB定位模式,都有较为明显的效果。


第二,安装部署进行简化,因为单基站就可以工作,结合工作距离比较远,俯仰角大的特性,让现场部署的经验要求没有那么高,客户在部署时,就可以按照自己的需要进行基站的部署,就跟Wi-Fi路由器一样,方便简单。


写在最后


UWB-AoA方案要实现起来,也不是很容易的事情。


首先是硬件层面的技术难点,需要有很强的阵列天线设计能力,要达到90°俯仰角半球形的天线覆盖,需要有克服很多技术难点,并且需要在实践中进行大量的验证才行。


第二就是软件算法能力,多径干扰是室内定位一个顽疾,算法的优化主要也是解决这个问题,而抗AoA多径的难度比ToF与TDOA更大。


克服了这些困难,同样也将收获广阔的市场,因为UWB-AoA可以让室内定位的基础设施成本更低,结合当下手机都将会有UWB芯片的市场背景,未来这一市场的应用值得期待。

 

本文来源全迹科技UWB定位服务商

作者: 全迹科技UWB定位, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3968146.html

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