雖然基于全球定位系統(GPS)的室外定位應用已非常普遍,然而仍有一些難題沒有解決。想必大家都有如下的類似經歷:
臨近航班要起飛,大喇叭一廣播要更改登機口,在擁擠的機場里握著手機,好家伙,費半天勁兒,看到的是這個地圖▼
查好了圖書的編目信息,兜兜轉轉好不容易找到對應的書架,不知道為啥還是找不到對應的圖書▼
更別說在大型商場、超市買東西了,簡直就是一個拼腳力的活,如果有個定位導航,直接告訴洗衣粉、牛奶在哪個貨架,那多好啊。
顯然,這些都是室內定位的強需求。
室內沒有信號/無法知道高度,是GPS的硬傷,可是它的原理是不變的,找一個室內有信號&知道高度的東西,來替代GPS即可。
不同的室內定位技術
目前WiFi是相對成熟且應用較多的技術,這幾年有不少公司投入到了這個領域。但這種定位方法容易受其他信號的干擾,從而影響定位精度,并且定位器的能耗也比較高,不利于節能環保。
另外部署比較多的是藍牙定位技術,它是一種基于Buletooth-LowEnergy(BLE,低功耗藍牙)的信號廣播設備,每一個設備有且只有唯一的ID。最近推出的Beacon就是利用這種特性,在一個區域內廣播自己的信號,通過這種方式它就完成了對一個特定的區域的標記。
美國首個采用藍牙Beacon技術的機場——邁阿密國際機場
Beacon也能和LED燈結合起來,提供定位服務——把藍牙Beacon內置LED燈內,一款面向物聯網未來的LED定位照明產品出現了。美國零售業巨頭Target(塔吉特)公司去年宣布正在更新他們的應用程序以支持該種技術。應用起來是這么一個場景:在Acuity LED天花板燈中嵌入藍牙芯片,便成了藍牙beacon平板定位照明燈,無論身處在Target商場中的哪一處,室內的Beacon網絡都能幫你找到方向,并且是通過手機上的Target App實現的。當顧客在商店內走動時,App中的地圖上就能顯示顧客當前的位置,他們只需點擊購物清單中的商品,App就會在地圖上顯示這個商品的確切位置。更棒的是,它還能告訴你該商品是否正在打折。
Proximity.Directory的報告指出,美國排名前20的零售商中,75%已經實施了Beacon技術,包括Walmart(沃爾瑪)、 Macy’s (梅西) 和Rite Aid (來愛德) 。
另外,目前的室內定位解決方案都是綜合多種技術,比如Target不僅針對藍牙技術進行測試,其平臺也支持下面即將提到的VLC系統等。
基于可見光通信(Visible Light Communication;VLC)的定位技術其前景也被不少人看好。燈,在室內無處不在。如果給燈編上號碼,也就是ID,這就是物聯網的概念,有了唯一的標識符,那么就像GPS定位一樣,如下圖中的三盞燈和手機前置攝像頭就能搞定一個具體3D位置,其精準度可提升至1公尺內,甚至可以達到厘米級定位精度,大幅降低誤差機率。
高通是這方面的領先者。2016年該公司宣布,旗下高通創銳訊(Qualcomm Atheros)與Acuity Brands將展開密切合作,聯手布建采用Acuity Brands的Bytelight Services商標的LED照明燈具及服務,利用高通Lumicast技術為零售業者提供各種室內定位功能與服務。任何場所只要裝設支援Lumicast技術的LED燈具,就能向消費者提供準確的資訊,以便進行導覽、定位事物、或推薦極富價值的商品。
據高通公司人士介紹,基于VLC的定位技術能夠做到:提供3D的位置,水平誤差10cm;提供精度在5度左右的方向性;定位速度很快,首次定位時間在100ms內;更新的速率10Hz。另外,終端數量的擴大對性能沒有任何的影響,在一個房間中無論是一個終端還是100個終端對性能都沒有任何影響。該LED可見光通信系統目前在北美有很多商場已經在部署。
飛利浦也在倡導該技術,已率先研發出了光通信室內導航定位系統。2015年,飛利浦就宣布在家樂福法國的一個旗艦店采用可見光通信實現超市室內導航服務,在家樂福超市里布置了約800 個LED燈。2017年,荷蘭埃因霍溫市中心的萬得城電器(MediaMarkt)旗艦店也推出依托創飛利浦照明LED室內定位系統的”購物導航”應用程序("Store Guide” app),幫助顧客借助智能手機快速定位商品位置并提供引導服務。
智能照明競爭者頗眾,所以,針對智能照明的延伸應用,研發尚未普及的室內定位系統,自然成為不少國內外研究機構及企業新的爭相布局之地。
目前,LED可見光通信室內定位技術的前30名頂級參與者中,飛利浦以89項技術獨占鰲頭,高通、松下、三星電子、英特爾、理光等勢均力敵,專利技術在 30 ~ 40 項之間,其他機構專利技術則低于 25 項。在前30名參與者中,企業23家,且前8名均為企業,即企業主導了LED可見光通信室內定位專利技術,表明全球范圍內該技術已經進入發展期。
LED可見光通信室內定位技術的前30名頂級參與者
LED可見光通信室內定位技術涉及的領域眾多,因此想要進入還是有一定的難度。比如上述提到的萬得城電器案例中,“購物導航”應用程序由電子商務解決方案提供商novomind研發。負責電子地圖和路徑安排的是美國Aisle411公司,它是飛利浦照明長期合作伙伴之一。瑞典電子貨架標簽公司Pricer則提供創新的產品陳列定位系統。
據悉,關于LED可見光通信室內定位專利技術中,除了可見光通信及其相關的基本支撐技術外,LED光的發射、識別技術以及基于終端的定位技術、車輛定位技術競爭較為激烈,是目前該領域的熱點技術;光網技術、多模式融合定位等技術已有一定的布局,屬于該領域的前沿技術。
室內定位將人與物、物與物聯系在一起,未來的智能制造、智慧城市、智慧建筑等,都將依賴高精度的室內定位能力,室內定位市場將漸成剛需。而鑒于LED可見光通信室內定位技術的優勢及特點,其市場前景廣闊,同時也能給航空、航海、地鐵、高鐵、室內導航和井下作業等領域帶來創新應用和價值體驗。
暨南大學教授陳長纓表示:“室內定位將是可見光通信商用的第一步。”未來若能大規模商用,將可開啟LED智慧照明應用另一片新天地。
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原文標題:LED可見光通信室內定位 智能照明應用新藍海
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