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UWB站在风口上,定位行业有望迎来爆发!

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发表时间:2019-09-23 10:32

日前举办的苹果发布会上,全系列配备超宽带技术UWB的2019款iPhone11系列正式亮相。利用UWB技术,iPhone能够作为一个控制中心更好地与苹果其他的设备相连接。

iPhone历来是新技术的风向标,苹果如果+大规模推广UWB技术及其生态,将显著降低UWB技术的使用成本。UWB技术具有高速率、抗干扰、低功耗等诸多优点,iPhone11有望成为UWB技术全面推广的催化剂。

苹果新一代iPhone全系配备UWB,产业影响深远

超宽带技术(UWB,UltraWideBand)是一种性能更好的技术,主要用于测距和定位。UWB(UltraWideBandtechnology,超宽带技术)是一种基于无线电波的技术,常用于短距离高速率传输,具有低功耗、高安全性的特点。

UWB技术的出发点是IEEE802.15.4a/4z,它定义了低数据速率无线连接和增强测距的基本特性。与WiFi和Bluetooth技术相比,UWB能够实现更高的定位精度,但是需要更多的设备配合。

苹果一直都是室内定位和精准营销的先行者,早在2013年就推出了基于蓝牙通信方式的iBeacon定位技术,在2015年初,国内微信摇一摇功能更是助推了iBeacon发展,但是由于场景单调、应用生态不完善,逐渐被消费者抛弃。UWB技术有望成为苹果室内定位的突破口,苹果在美国获得了《PulseShapingInteroperabilityProtocolforUltraWidebandSystems》专利,用于精准的室内定位和室内导航,应用场景包括无感门禁认证、物品定位、动物定位、手机互联定位等。

除了苹果,三星也有望在未来搭载 UWB 技术。2019 年 8 月 1 日,由恩智浦、三星、博世、 索尼等公司组建了 FiRa 联盟,旨在利用超宽带(UWB)技术推动用户无缝体验,旨在发展 UWB 生态系统,UWB 今后有望像蓝牙、GPS 一样成为标配。

UWB 的出现顺应了电子行业发展的趋势。随着 Apple Watch、AirPods 等穿戴式设备的兴起,用 户对于不同设备之间的互联互通要求日益提升。不同于普通计算机局域网,个人局域网中设备之间 的差异极大,在传输速度、传输距离、功耗、安全性等方面有着不同的要求。

室内定位需求强劲,市场前景广阔

商业和消费端室内定位需求强烈。空间定位技术分为室外和室内定位技术。室外定位主要是基于卫星定位技术,主要包括GPS、北斗、伽利略、GLONASS这四大卫星定位系统。

随着现代化建筑规模越来越大、地下建设越来越频繁、工厂安全和高效生产的需求越来越高、以及基于物联网和大数据分析的需求,室内定位技术需求越来越来多,而传统的卫星信号会受到建筑物的干扰,因此“最后一公里”定位技术迎来巨大机遇。

多种室内定位技术快速发展,如蓝牙、wifi、有源RFID、UWB等,商业级室内定位已经进入快速发展期,而消费级定位也已经进入导入期。

UWB定位技术优势突出

室内定位技术多种多样,按照信号源划分,目前技术相对成熟有蓝牙、WiFi,以及异军突起的UWB技术,此外,部分细分领域也运用ZigBee、RFID等定位技术。

WiFi定位开始于2010年前后,首先应用于定位标签的人员监控。2013年,基于手机的WiFi探测等应用也崭露头角。

目前,WiFi定位是比较流行的一种室内定位技术,其定位方法是基于信号强度的传播模型法等,适用于米级定位精度的一些场景,如:对人/车的定位导航,医疗机构、商场、主题公园等。

华为、Google、Cisco、Motorola等公司是商业Wi-Fi米级定位解决方案的主要参与者。

蓝牙定位开始于2014年左右,也是首先开始于监控定位领域。2017年7月,蓝牙mesh正式推出,在一年半的时间里,已经有超过105种具有蓝牙mesh网络功能的产品获得认证,其中包含芯片、协议栈、模组及终端产品供应商等。

全新蓝牙5.1标准新增了寻向功能,可帮助设备明确蓝牙信号的方向,实现更高精度的定位。蓝牙传输不受视距的影响,但对于复杂的空间环境,蓝牙系统的稳定性稍差,受噪声信号干扰大。

另外,蓝牙定位范围较短,一般只有10m左右,不适合空旷的场合。Nokia推出的HAIP和苹果公司推出的iBeacon都是基于蓝牙定位技术的解决方案,但尚没有大规模推广。

UWB定位技术,始于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术,2002年美国首先批准用于民用通信,2015年在微软室内定位大赛开始真正展现,2016年占据微软室内定位大赛3D组半壁江山,同时开始了商业化应用。

UWB与传统通信技术有极大差异,不使用传统通信体制中的数据载波,而是通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来检测时间,中心频率可以是3.1~10.6GHz,使用500M以上的频率带宽。

UWB如何工作

UWB技术需要芯片支持。首先,UWB需要芯片辅助定位,承载设备可能是手环、手表、手机等各类终端。

UWB通过超宽带技术可适用于距离较短且需要更高速传输的地方,通过使用大带宽信道(500MHz)发送短脉冲信号(纳秒级),信号在设备之间执行飞行时间(ToF,TimeofFlight)测量来完成测距,通过测量收发器分组的往返时间来计算ToF。由于UWB的定位过程是在瞬间完成,所以移动设备的轨迹能够实时准确地测量出来。

UWB应用场景和市场空间测算

UWB技术首先由美国军方应用,2000年之后逐渐开始应用于民用市场。UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、消耗电能小、发送功率小以及高安全性等诸多优势,目前UWB的功能主要包括自动访问控制、位臵定位服务以及设备连接服务,应用场景主要包括AR/VR、监狱、工厂、停车、精准营销、医院、V2X等。

基于医疗、零售、工业生产以及自动驾驶等行业的强劲需求,根据market&market的调查数据显示,来五年全球室内定位市场复合增长率将达到42.0%,市场规模预计从2017年的71.1亿美元扩大到2022年的409.9亿美元。

高性能拉动ToB端快速渗透

相比于消费级(ToC)类应用,企业级(ToB)更注重技术性能,对价格敏感度更低,而UWB定位技术相对于其他定位技术,具备高精度、更高的安全性、低延时、高传输速率、稳定性高等指标,在企业级市场已获得应用,主要包括司法监狱、医院、矿井、化工厂、工厂与仓库等对于物资或者人员管理需求比较高的应用场景。

根据物联传媒,仅仅一次性建设成本,中国企业级定位市场的潜在需求将会达到千亿级别以上,加上后续的营运,市场规模则更为庞大。

UWB率先在企业级应用快速渗透,迎来巨大商机。根据物联传媒,2018年中国UWB企业级应用市场规模为10.9亿元,预计2020年,中国UWB定位企业级应用市场规模为121.1亿元,未来4年CAGR为83%。

物联网时代,ToC端有望迎来爆发

2019年6月,中国工业和信息化部正式向中国移动、中国联通、中国电信和中国广电发布了四张5G商用牌照,这意味着国内正式迈进5G时代。相比可打电话的2G、能够上网的3G、满足移动互联网用户需求的4G相比,逐步可以商用的5G在多重性能上更胜一筹。

5G最大的两个特点是增强移动宽带和低时延/高可靠,这将助推机器进入万物互联的时代,即物联网时代,而位置信息能为智慧家庭、零售、制造、医疗、机器人等行业提供十分准确的位置信息数据,是物联网时代的重要基础。室内定位技术作为物联网感知网络的底层基础,自然能够获得更大的市场机遇。

根据MachinaResearch的研究报告,未来物联网数百亿的连接设备中,有60%的应用将可能包括地理数据,其中约三分之一的应用将严重依赖地理位置数据。

UWB定位技术拥有高精度、高安全性、高抗干扰能力等特点,这些优秀的特质使得UWB在消费市场具备极大的应用潜质,总结起来UWB的应用当前主要集中在三个场景:智慧门禁,定位服务和设备间联通服务。

巨头抱团,UWB生态系统逐步成熟

不仅仅苹果积极准备应用UWB技术,三星、索尼、博世、恩智浦等巨头抱团组建FiRa(findranging前两个字母)联盟,有望快速建立完整的生态系统。

UWB技术虽然具备较多优势,但是该项技术2016年才兴起,仍处于导入期。因此产业链仍不成熟,建设成本相对较高,技术标准尚未统一,生态系统不够完善。

制定规范的行业标准和认证是确保一个行业快速无缝衔接的基础,从而确保建立跨芯片组、设备和基础设施服务的UWB生态系统。

为了快速推动这个行业的发展,2019年,恩智浦、三星、Sony、博世(Bosch)、ASSAABLOY、HIDGlobal组建了FiRa联盟,旨在利用UWB技术推动用户无缝体验,索尼、LitePoint、电信技术协会(TTA)也已加入FiRa组织。FiRa联盟也在积极推动和汽车等其他行业参与者合作开发和定义技术。

产业链机会

在toB市场,UWB技术产业链较为简单,可以分为芯片和解决方案两个环节,有些公司甚至从事芯片和解决方案的完整布局。

在toC市场,UWB技术产业链正形成芯片、模组、整机等多个环节,此外,UWB技术也为FPC、功能结构件等产业打开新的市场。通过大致测算,手机应用UWB技术有望给模组和FPC市场分别带来数十亿元新增市场,环旭电子、鹏鼎控股、东山精密、长电科技值得关注。此外,UWB标签也对功能结构件提出新的需求,领益智造等行业领先公司有望受益。


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